電機(jī)拆解后的稀有金屬（如釹鐵硼磁體中的釹、鏑、鋱等稀土元素）回收難度大、技術(shù)要求高，目前回收需結(jié)合預(yù)處理、分離提純及綠色工藝突破。以下從技術(shù)路徑、核心工藝及前沿趨勢展開解析：
一、稀有金屬回收的核心難點
材料特性限制
釹鐵硼磁體（Nd?Fe??B）硬度高（洛氏硬度 50-60HRC），且易被氧化（釹在空氣中易生成 Nd?O?），傳統(tǒng)機(jī)械破碎易導(dǎo)致金屬損失。
磁體常與其他材料（如環(huán)氧樹脂、銅線圈）復(fù)合，分離時易引入雜質(zhì)。
環(huán)保與成本矛盾
傳統(tǒng)酸浸工藝（如鹽酸、硫酸）雖效率高，但產(chǎn)生大量氨氮廢水（1 噸磁體約產(chǎn)生 5 噸廢水），處理成本占回收成本的 30% 以上。
稀土元素萃取過程中使用的有機(jī)試劑（如 P507、Cyanex 923）易揮發(fā)，需嚴(yán)格密封操作，增加設(shè)備投入。
二、回收技術(shù)路徑
1. 預(yù)處理：破碎與除雜
低溫破碎技術(shù)
原理：將磁體置于液氮（-196℃）中脆化，利用沖擊破碎機(jī)（轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn) / 分鐘）破碎成 50-100 微米顆粒，避免高溫氧化。
優(yōu)勢：釹的氧化率 < 5%，且破碎顆粒均勻，便于后續(xù)分離；某企業(yè)采用該工藝，每噸磁體預(yù)處理成本比傳統(tǒng)機(jī)械破碎降低 20%。
微波輔助除雜
對含環(huán)氧樹脂的磁體，用 2.45GHz 微波輻射（功率 5-10kW）加熱至 200℃，樹脂分解為氣體（可冷凝回收），稀土金屬留存率 > 98%。
2. 分離提純：從 “混合稀土” 到 “單一元素”
（1）濕法冶金工藝（主流技術(shù)）
酸浸 - 萃取分步分離
酸浸階段：
破碎后的磁體顆粒與稀硫酸（濃度 1-2mol/L）在 80℃下反應(yīng) 2 小時，稀土元素以離子形式進(jìn)入溶液（浸出率 > 99%），鐵以 Fe3?存在。
關(guān)鍵改進(jìn)：添加檸檬酸作為絡(luò)合劑，抑制 Fe3?水解，避免生成氫氧化物沉淀堵塞設(shè)備。
萃取分離：
用 P507（2 - 乙基己基磷酸）的煤油溶液作為萃取劑，調(diào)節(jié) pH 至 2.5-3.0，優(yōu)先萃取重稀土（鏑、鋱），再通過反萃（鹽酸溶液）得到高純度重稀土鹽。
輕稀土（釹）則在 pH=4.0 時被萃取，反萃后獲得氯化釹溶液。
沉淀與灼燒：
向氯化釹溶液中加入碳酸氫銨，生成碳酸釹沉淀，灼燒（800℃）后得到氧化釹（純度 99.9%）。
綠色浸出工藝創(chuàng)新
有機(jī)酸浸出：用乳酸（生物可降解酸）替代硫酸，浸出效率達(dá) 95%，廢水 COD 降低 70%，但成本增加 15%，適合高附加值磁體回收。
電化學(xué)溶解：將磁體作為陽極，在氯化鈉溶液中通電（電壓 3-5V），稀土離子直接進(jìn)入溶液，鐵在陰極析出，實現(xiàn)稀土與鐵的同步分離，能耗比傳統(tǒng)酸浸降低 40%。
（2）火法冶金工藝（適用于大規(guī)模處理）
真空還原蒸餾法
在真空爐（壓力 < 1Pa）中加熱磁體至 1300℃，釹以蒸汽形式揮發(fā)，冷凝后得到金屬釹（純度 99.5%），鐵留在殘渣中。
優(yōu)勢：無廢水產(chǎn)生，稀土回收率 > 90%，但設(shè)備投資高（單臺爐體成本超 500 萬元），適合處理釹含量 > 20% 的磁體。
（3）生物冶金（前沿探索）
利用嗜酸性微生物（如氧化亞鐵硫桿菌）分泌的有機(jī)酸溶解稀土，在 30℃下反應(yīng) 7 天，浸出率達(dá) 85%，廢水可通過微生物降解，實現(xiàn) “零排放”，但周期長，尚未產(chǎn)業(yè)化。
3. 再制造直接利用（減少分離成本）
磁體再生重構(gòu)
將破碎后的磁體顆粒（純度 > 90%）與少量新稀土（添加量 10-15%）混合，通過熱壓成型（溫度 1000℃、壓力 50MPa）重新制成磁體，磁能積（衡量磁性的關(guān)鍵指標(biāo)）可達(dá)原磁體的 85%，成本降低 30%。
某日本企業(yè)用該技術(shù)再生汽車電機(jī)磁體，年回收量達(dá) 5000 噸，已用于豐田混合動力汽車。
三、關(guān)鍵設(shè)備與環(huán)保控制
萃取設(shè)備
離心萃取機(jī)：利用離心力（轉(zhuǎn)速 2000-3000 轉(zhuǎn) / 分鐘）加速萃取劑與溶液混合，相比傳統(tǒng)攪拌槽，萃取效率提升 3 倍，有機(jī)相損耗降低 50%。
廢水處理系統(tǒng)
膜分離 + 蒸發(fā)結(jié)晶：廢水先經(jīng)陶瓷膜過濾（去除懸浮物），再通過反滲透膜濃縮，濃縮液蒸發(fā)得到氯化鈉晶體（可回用），淡水回收率 > 80%，達(dá)到《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。
四、行業(yè)前沿趨勢
閉環(huán)回收技術(shù)突破
美國 Ambrell 公司開發(fā) “感應(yīng)加熱脫粘技術(shù)”：通過高頻感應(yīng)（頻率 1-10MHz）加熱磁體表面，快速剝離環(huán)氧樹脂涂層，稀土金屬無損分離，已應(yīng)用于特斯拉電機(jī)回收。
智能化回收系統(tǒng)
集成 AI 視覺識別磁體牌號（如 N35、N52），自動匹配回收工藝；通過區(qū)塊鏈記錄稀土流向，防止非法交易（如歐盟《稀土追蹤法案》要求 2025 年起全流程溯源）。
稀土永磁體設(shè)計革新
未來電機(jī)磁體可能采用 “可拆卸結(jié)構(gòu)”（如模塊化拼接），便于回收時直接分離稀土組件，從源頭降低回收難度，目前寶馬已在 iX 車型電機(jī)中試點該設(shè)計。
五、典型案例
中國寧波韻升：建成全球首條釹鐵硼磁體綠色回收線，采用 “低溫破碎 + 鹽酸浸出 + P507 萃取” 工藝，年回收稀土 1 萬噸，氧化釹純度達(dá) 99.99%，成本比進(jìn)口稀土低 20%。
瑞典 Recupyl：利用真空冶金技術(shù)回收風(fēng)電電機(jī)磁體，每回收 1 噸磁體可減少 15 噸二氧化碳排放，已與西門子歌美颯合作，目標(biāo) 2025 年實現(xiàn)風(fēng)電稀土自給率 30%。
總結(jié)
稀有金屬回收的核心在于 **“減量化分離、綠色化工藝、資源化再制造”**：預(yù)處理階段通過低溫破碎和微波技術(shù)提升材料純凈度；分離環(huán)節(jié)借助濕法冶金創(chuàng)新（有機(jī)酸浸、電化學(xué)溶解）平衡效率與環(huán)保；再制造直接利用則大幅降低成本。未來，隨著新能源汽車和風(fēng)電電機(jī)報廢量激增（預(yù)計 2030 年全球報廢磁體超 50 萬噸），稀土回收將從 “技術(shù)驅(qū)動” 轉(zhuǎn)向 “產(chǎn)業(yè)協(xié)同”，需材料學(xué)家、設(shè)備商與車企共同構(gòu)建閉環(huán)回收體系，同時政策端需加快稀土回收標(biāo)準(zhǔn)制定（如純度分級、能耗限額），推動行業(yè)規(guī)?；l(fā)展。
