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。

我们将开发一种新的钕磁铁回收技术，旨在稳定供应 Nd 和 Dy 等稀有金属，预计随着电动汽车的普及，这些金属的需求将会增加。传统上，湿法处理已被用作回收方法，但由于它是使用强酸的多阶段处理，因此废液量很大，因此，日本处理废液的环境成本增加。。另一方面，通过不产生废液的干式处理进行回收利用也引起了人们的关注。我们专注于在干法处理过程中使用熔融金属的分离和回收方法，并通过基于熔融金属和稀土金属之间的亲和力形成化合物来从钕磁铁中提取和回收稀土金属。在本研究中，我们提出了一种使用Bi作为第二相溶剂金属的方法，该方法比传统研究的方法（例如Mg、Ag和Cu）更便宜、更安全，并且可以降低能源成本。 2020财年，我们进行了添加Al的实验，旨在降低加工温度。将样品放入氧化铝坩埚中，并在电炉中在氩气氛中在600℃至900℃之间以预定温度和时间进行反应。实验结束后，切下样品，嵌入树脂中，用台式抛光机抛光，并进行SEM观察。通过添加Al，可以降低作为Fe-Al合金的样品的熔点。对样品进行SEM观察和SEM-EDX观察，绘制Bi、Nd、Fe、Al和O的组成图，以确认Nd是否被回收到Bi中。结果发现，90%以上的Nd可以回收到Bi中。此外，通过进行X射线结构分析，我们确认了实验后样品处于什么状态（化合物或固溶体）。