High temperature solvent extraction of rare elements from waste neodymium magnets

废钕磁铁中高温溶剂萃取稀有元素

基本信息

批准号：
21K04736
负责人：
奥村圭二
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電気自動車の普及により需要が増大すると予想されるNdやDyのような希少金属の安定供給を目指して、ネオジム磁石からの新たな回収技術を開発する。従来、リサイクル法として湿式処理で行われているが、強酸などを用いた多段のプロセスであるため、廃液の量が多くなり、そのため国内では廃液の処理に対する環境コストが大きくなってしまう問題を抱えている。一方、廃液を出さない乾式処理によるリサイクルが着目されている。乾式処理の中で、溶融金属を用いた分離回収法に着目し、溶融金属と希土類金属による親和性から化合物を形成することでネオジム磁石中から希土類金属を抽出、回収するものである。本研究では第二相溶媒金属としてBiを用いた方法を提案し、従来検討されているMg、Ag、Cuなどよりも低価格で安全性が高く、エネルギーコストを抑えることができる。令和４年度は、処理温度の低温度化を目指して新たにAlを添加して実験を行った。アルミナるつぼに試料を装入し、電気炉内で、アルゴン雰囲気中で600℃～900℃の間の所定の温度および時間で保持して反応させた。実験後の試料を切り出し、樹脂に埋め込んで卓上研磨装置で研磨してSEM観察に供した。Alを添加することによりFe-Al合金として試料の融点を下げることが可能となった。試料は、SEM観察及び SEM-EDX観察によりBi、Nd、Fe、Al及びOの組成マッピングを行うことで、NdがBi中に回収されたかを確認した。その結果、NdはBi中に90%以上回収できていることが分かった。またX線構造解析を行うことで、実験後の試料がどのような状態(化合物または固溶体)で存在しているか確認した。

为了实现稳定的稀有金属（例如ND和DY）的供应，预计由于电动汽车的传播而增加需求，将从Neodymium Magnets开发新的恢复技术。通常，它已在湿处理中用作回收方法，但是由于它是使用强酸的多阶段过程，因此废物液的量增加了，这导致了日本处理废物液体的环境成本增加的问题。另一方面，通过不发出废物液体的干燥处理进行回收。在干燥处理过程中，重点是使用熔融金属进行分离和恢复方法，并通过从熔融金属和稀土金属之间的亲和力形成化合物来从近年磁铁中提取稀土金属。在这项研究中，我们提出了一种使用BI作为第二相溶剂金属的方法，该方法比先前研究的MG，AG，CU等便宜，更安全，并可以降低能源成本。在2022年，我们通过添加新的AL来进行实验，以降低治疗温度。将样品充电到氧化铝坩埚中，并在指定的温度和600°C之间的氩气气氛中反应在氩气气氛中，并在600°C和900°C之间反应。将实验后的样品切出，嵌入树脂中，使用桌面抛光装置抛光，并用于SEM观察。通过添加Al，可以将样品的熔点降低为Fe-Al合金。通过SEM观察和SEM-EDX观察对样品进行BI，ND，FE，AL和O的组成映射，以确认是否在BI中回收了ND。结果，发现在BI期间回收了超过90％的ND。此外，进行X射线结构分析以确认实验后样品的状态（化合物或实心溶液）。