综述：基于可持续浸出与分离技术的废弃镍氢电池稀土元素回收综述

《Journal of Rare Earths》：Rare earth elements recycling of spent NiMH batteries via sustainable leaching and separations review

　　

摘要

稀土元素（REEs）因其独特的性能，对电动汽车、风力涡轮机和充电电池等现代技术至关重要。然而，由于矿石中浓度低且生态影响巨大，传统的稀土提取采矿方法具有挑战性、成本高且环境不可持续。从报废产品（特别是镍氢电池）中回收稀土已成为确保这些关键元素可靠供应的可持续替代方案。本文回顾了从废旧镍氢电池中回收稀土的方法，重点关注传统和环保的浸出技术，以及选择性分离和纯化过程。湿法冶金方法（包括有机酸浸出和深共晶溶剂浸出）与火法冶金或溶剂萃取方法相比具有优势，因为能耗较低且环境影响较小。与采矿相比，从镍氢电池中回收稀土不仅减少了 CO₂ 排放，减少了水/土壤污染，而且通过生物湿法冶金或深共晶溶剂，还减少了能源消耗和危险化学品使用。因此，它防止了生态破坏并保护了生物群系。此外，从经济角度来看，通过节省初始提取成本并减少能源和化学消耗，它已成为一种可持续且有利可图的选项。由于湿法冶金方法简单且效率高，它可以促进循环经济，为此，未来开发环境影响低且效率高的绿色技术至关重要。

引言

稀土元素在地壳中以微量水平存在，但地理分布不均。这些材料是现代技术的关键组件，构成了众多应用的基础，包括但不限于电动汽车、风力涡轮机、消费电子、光伏系统和可充电储能系统。然而，低水平的自然可用性和分散的分布使传统采矿过程经济上繁琐且生态有害 [1], [2], [3], [4], [5]。它们消耗大量的能源和水、有害化学物质，以及放射性尾矿等危险废物，从而导致严重的生态系统退化 [6], [7]。

考虑到日益增长的世界需求以及主要供应链非常脆弱这一本质，通过二次来源回收稀土元素成为建立可靠、可持续和环保的循环经济迫切需要 [6], [7], [8]。废旧镍氢电池是两类金属（包括镍、铁和钴）以及稀土元素（镧、铈、镨和钕）的高度有用的二次来源。

镍氢电池一直被认为是镍镉系统的更安全且容量更好的替代品，因为它们提供了更环保的选项。然而，这些设备的预期寿命平均约为两年，因此每年产生大量废物，导致有用资源的大量浪费。更具体地说，已经确定镍氢电池的负极材料中 8%–10% 是稀土元素，它们可以以氢氧化物、氧化物或金属元素的形式存在 [9]。回收这些元素不仅有助于节省宝贵资源，还能防止人类通过环境暴露于稀土元素之下，这可能会损害人类健康状况 [10]。因此，从废旧镍氢电池中回收稀土不仅是一个技术机会，也是为这些关键元素建立更可持续和可靠的供应链的关键举措 [11], [12], [13]。

尽管电池获得的基金属（如镍和钴）的再加工已达到相对成熟的阶段，但稀土元素的有效回收在技术和经济方面具有独特性，需要特定的方法。因此，创建具有成本效益且环保的过程是必要的。本文深入评估了目前从废旧镍氢电池中回收稀土的状态，包括传统和新颖的浸出方法，并以所述组分的选择性分离和纯化措施作为结论。废旧镍氢电池中稀土的回收是循环经济原则的主要示例，因为它将保证减少对原生采矿的依赖并建立先前有价值资源的再利用。这不仅减少了全球供应链（如镧、铈、钕和镨等元素）的压力，还促进了没有矿物资源的国家的材料自给自足。

章节片段

镍氢电池的稀土成分

镍氢电池的正电极由涂覆有镍羟基氧化物（NiOOH）粉末的多孔镍基底组成。相比之下，负电极是由涂覆在铁或铜板上的储氢合金粉末制成的。负极通常使用 AB₅ 合金，这是混合稀土（稀土元素的组合）、镍、钴、铁和镁的混合物，通常通过金属网进行增强。电极由惰性隔膜隔开，通常由

结论与展望

从废旧镍氢电池中回收稀土是减少对原生采矿依赖并最大限度减少环境影响的战略途径。在回顾的回收途径中，湿法冶金过程比火法处理具有明显的优势。从废旧镍氢电池中回收稀土是减少对原生采矿依赖并最大限度减少环境影响的战略途径。在回顾的回收途径中，湿法冶金过程具有

利益冲突声明

? 作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。

阿米尔·穆罕默德·比德梅什基 | 法特梅·普拉萨里亚·鲁达萨里 | 马赫穆德·阿卜杜拉

伊朗德黑兰塔夫里夫莫达雷斯大学工程学院矿物加工系