《Journal of Rare Earths》：Recovery of rare earth elements from NdFeB magnets: An integrated approach based on nitric acid leaching and double-salt precipitation
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摘要本研究提出了一种从钕铁硼（NdFeB）磁铁中回收稀土元素（REEs）和关键金属的综合湿法冶金工艺。磁铁先经退磁、破碎和研磨处理，随后用硝酸进行浸出。在最佳条件下（3 mol/L HNO3、90 °C、固液比1:10、150分钟），Nd、Pr和Dy的浸出率均超过93%，Ni
摘要
本研究提出了一种从钕铁硼（NdFeB）磁铁中回收稀土元素（REEs）和关键金属的综合湿法冶金工艺。磁铁先经退磁、破碎和研磨处理，随后用硝酸进行浸出。在最佳条件下（3 mol/L HNO3、90 °C、固液比1:10、150分钟），Nd、Pr和Dy的浸出率均超过93%，Ni和Co的溶解率超过99%；由于原位水解作用，Fe的溶解率保持在11.76%。随后采用Na2SO4对富稀土浸出液进行复盐沉淀处理。通过温度控制的两阶段沉淀策略，在25 °C下选择性回收轻稀土元素（Nd和Pr），同时保留大量Dy在溶液中，随后在90 °C下高效回收Dy。该方法使Dy的总回收率达到97.76%，并可生产出高纯度(Nd,Pr)2O3产品。随后通过pH控制的沉淀法将Ni和Co作为氢氧化物产品回收。该综合工艺将硝酸浸出与温度控制的复盐沉淀相结合，实现了在不使用溶剂萃取的情况下选择性分离轻稀土/重稀土元素及多金属回收，为NdFeB磁铁的回收提供了一条极具前景的途径。
引言
应对全球气候危机需要向可再生能源系统和循环经济实践转型。钕-铁-硼（NdFeB）永磁体是最重要的含稀土材料之一，广泛应用于风力涡轮机、电动汽车电机、电子设备、医疗设备和国防领域[1]、[2]、[3]、[4]。这些磁铁通常含有约30%的稀土元素，主要为钕（Nd）、镨（Pr）和镝（Dy）[5]。然而，稀土资源分布有限以及中国在全球生产中的主导地位引发了对供应安全和长期可持续性的担忧[6]、[7]、[8]。因此，回收报废和生产不合格的NdFeB磁铁已成为确保关键原材料供应、减少对初级资源依赖的有吸引力策略[9]、[10]。
人们已研究了多种回收技术，包括火法冶金、湿法冶金和电法冶金工艺，用于从NdFeB磁铁中回收稀土元素[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]。其中，湿法冶金方法因其高选择性、相对较低的能耗以及生产高纯度产品的能力而尤为引人注目[18]。然而，许多湿法冶金路线涉及多个下游纯化步骤，特别是溶剂萃取，这增加了工艺复杂性和运营成本[3]。
已有研究证明了湿法冶金方法在从废NdFeB磁铁中回收稀土元素方面的有效性。Liu等人报道了采用硫酸和盐酸浸出结合复盐沉淀，稀土回收率超过99%[19]。复盐沉淀已被公认为通过控制添加Na2SO4选择性分离轻稀土元素（LREEs）与重稀土元素（HREEs）的有效方法[20]。Emil-Kaya等人采用硝酸焙烧后选择性沉淀回收Nd和Pr[21]，而Uysal等人、Kumari等人以及Erust等人报道了采用硫酸和氧化焙烧辅助湿法冶金工艺实现的高稀土浸出效率[22]、[23]、[24]。
尽管取得了上述进展，仍存在若干局限性。大多数已报道的工艺依赖于硫酸盐或氯化物浸出体系，这些体系会溶解大量铁，需要额外的下游纯化步骤。此外，尽管硝酸介质中原位铁水解具有显著优势，但将硝酸盐氧化浸出与复盐沉淀相结合用于NdFeB磁铁的研究报道较少。硝酸作为浸出剂具有独特优势，通过促进选择性铁水解，减少了浸出液中的铁污染，从而简化了后续的稀土分离[25]。
因此，本研究提出了一种基于硝酸盐的湿法冶金综合工艺，用于从NdFeB永磁体中选择性回收稀土元素和关键金属。该工艺流程结合了氧化性硝酸浸出、两阶段温度控制的复盐沉淀和氢氧化物沉淀。通过两阶段温度控制的复盐沉淀策略，该工艺可在无需溶剂萃取的情况下，在硝酸盐主导的浸出液中选择性分离Nd和Pr与Dy。这一综合方法为从NdFeB磁铁生产高纯度稀土氧化物提供了一条技术可靠、资源高效的途径。
章节摘要
材料与样品制备
由一家磁铁制造公司（Magneteksan Inc，土耳其）提供的钕铁硼永磁体被用作制备磁铁粉末的原材料。氧化浸出使用硝酸（HNO3，65%纯度，Merck，德国）进行。所有浸出实验均使用去离子水（Milli-Q制备）。Na2SO4（99%，Tekkim Kimya Industry and Trade Inc.，土耳其）和NaOH（Merck，97%纯度，德国）用作沉淀剂。
镀镍NdFeB
NdFeB磁铁表征
退磁后，磁铁不再表现出磁性吸引，便于后续的破碎和研磨。为验证该热处理未引入明显氧化，测量了退磁前后磁铁的质量；一块整体磁铁的质量从4.3400 g增加到4.4051 g，对应质量增加约1.50%，这一数值明显低于其他文献中报道的对NdFeB磁铁施加
结论
本研究展示了一种基于硝酸盐的湿法冶金综合工艺，用于从钕铁硼永磁体中回收稀土元素和关键金属。采用HNO3进行氧化浸出可实现稀土元素、Ni和Co的高效溶解，同时促进原位Fe水解，从而大大减少了浸出液中的Fe溶解量。在最佳条件下（3 mol/L HNO3、90 °C、固液比1:10、150分钟），Nd、Pr和Dy的浸出率均超过
利益冲突声明
作者声明，不存在已知的可能影响本文所报道工作的竞争性经济利益或个人关系。
利益冲突声明
? 作者声明，不存在已知的可能影响本文所报道工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者感谢伊斯坦布尔技术大学（ITU）BAP单位根据一般研究项目MGA-2023-45070为该项研究提供资金支持。
Mert Sar?kaya|Emek Yüksek Y?lmaz|Birgül Benli|Fatma Elif Genceli Güner
矿物加工工程系，伊斯坦布尔技术大学，Maslak 34469 伊斯坦布尔，土耳其
