??稀土是制備高新材料的關鍵基礎材料。在眾多稀土功能材料中，磁性材料應用最廣，主要包括稀土永磁、磁致伸縮及磁致冷材料等。稀土永磁材料釹鐵硼被廣泛應用于清潔能源汽車、風力發(fā)電、節(jié)能家電、工業(yè)電機、軌道交通、電子信息等民用產品領域，以及電子對抗與干擾、導航系統(tǒng)、航空航天等高科技領域，是實施制造強國戰(zhàn)略的關鍵材料之一。

大多數稀土磁性材料是由稀土元素與3d過渡金屬TM3d構成的金屬間化合物，如Nd2Fe14B、Sm2Co14、TbDyFe等。這些合金材料中稀土含量較高，制備1噸稀土永磁材料釹鐵硼，需約0.3噸稀土（包括釹、鐠、鏑、鋱等）。在我國稀土年消耗量中，超過40%的稀土用于制備釹鐵硼。這導致我國稀土資源利用極不平衡，稀土磁性材料高度依賴的釹、鐠、鏑、鋱、釤等低豐度昂貴稀土日益緊缺。

回收廢釹鐵硼是化解關鍵稀土元素供給危機和保持我國稀土資源全球優(yōu)勢的有效辦法。從稀土廢料源頭來看，釹鐵硼占絕大多數（圖1a）。釹鐵硼廢舊料主要來源于材料制備過程中產生的廢料（廢品量約為30%），以及因更新而被淘汰的廢舊產品（圖1b-d）。釹鐵硼中Nd2Fe14B為主相，稀土與過渡金屬原子間形成較強的鍵能。釹鐵硼含有改善其綜合性能的鐠、鏑、鋱、鈷、鋁、銅等其它元素，為了避免氧化，通常在釹鐵硼產品表面電鍍金屬層。因此，提取釹鐵硼廢舊料中的稀土具有難度，尤其如何實現稀土與其它金屬的綠色高效分離以及高值化再利用是關鍵。

近年來，金屬研究所材料特種制備與加工研究部趙九洲研究組何杰博士領銜開展了釹鐵硼廢舊料回收新技術研究?；诮饘僭娱g的相互作用，研制了一系列用于選擇性自發(fā)溶出釹鐵硼中稀土元素的捕集劑，揭示了稀土元素在釹鐵硼/捕集劑界面間的擴散行為及其控制方法，提出了釹鐵硼“稀土無酸自組裝溶出”新方法，建立了釹鐵硼循環(huán)再利用技術路線，回收獲得了各種稀土氧化物產品和鐵硼合金（圖2）。研究實現了將釹鐵硼中的所有稀土元素在數分鐘內“一步式”選擇性提取，總提取率大于97%。釹鐵硼中稀土被提取后，殘余物為鐵硼合金（由鐵、硼、鈷、銅和鋁等元素組成，其中鐵含量約95%、氧含量低于20ppm）（圖2a和3），精煉后可以循環(huán)再利用或用作特種鋼材。與“鹽酸優(yōu)溶”等傳統(tǒng)方法比較，本研究的“稀土無酸自組裝溶出法”避免了釹鐵硼中鐵、硼等與稀土一同焙燒氧化和強酸浸出，縮短了工藝流程和周期，大幅減少了強酸使用和廢液排放量，實現了二次固廢酸性赤鐵渣（Fe2O3）的零產生及鐵資源的高值轉化，有效提高了稀土的回收率，具有更優(yōu)的經濟和環(huán)境效益?！跋⊥翢o酸自組裝溶出”可與“萃取分離”聯(lián)合使用，在短流程、低成本和環(huán)保前提下，回收得到滿足市場要求的純度約99.5%的單稀土金屬氧化物產品（圖2b-e）。該方法普適性強，不僅可處理稀土永磁材料釹鐵硼和釤鈷合金，也可回收由稀土RE和3d過渡金屬TM3d構造的其它RE-TM3d基稀土磁性材料，以及鎳氫電池電極材料。除了廢釹鐵硼，還對稀土熔鹽電解渣開展了循環(huán)再利用研究，獲得了含量不低于99%的鐠釹氧化物產品（圖4）。目前研究團隊正與企業(yè)合作開展稀土回收方面的研究，旨在推進該項技術的實際應用。

相關工作得到了國家自然科學基金項目的資助。

圖1（a）稀土廢料源頭中各廢料的占比，（b-d）釹鐵硼制備加工過程中產生的廢料和因產品更新而淘汰的廢舊料。

圖2（a）釹鐵硼“稀土無酸自組裝溶出”后殘余的鐵硼合金，（b-e）回收得到滿足市場要求的純度約99.5%的氧化釹、氧化鐠、氧化鏑和氧化鋱產品。

圖3 稀土元素被提取（a）前和（c）后釹鐵硼的SEM顯微組織結構，以及（b）它們對應的XRD物相分析。

圖4（a）稀土熔鹽電解渣經（b）物相重構處理后，提取獲得（c）鐠釹氧化物產品。