目前全球稀土磁体的回收率不足5%。本文深入探讨了传统粉碎工艺为何会破坏磁体结构,并详细解析了2026年在亚利桑那州、伯明翰和德国新建的商业化回收工厂如何突破技术瓶颈,真正解决稀土磁体回收的难题。
正文
本文由骏材磁应用(AIC Engineering)转载。所有权利归原出版商所有;请参阅下方来源。
在每一台电动汽车电机、每一块硬盘和每一台直驱风力发电机内部,都嵌着一块耗费巨大能量制造而成的工程晶体。当周围的机器停止工作时,这块晶体通常会变成废金属,最终被送入垃圾填埋场。
稀土磁体是现有最强的永磁体。但按重量计算,它们的主要成分是铁。这一单一事实解释了为什么它们极少被回收:有价值的材料只占物体的少部分,包围它的金属很便宜,而且两者以积极抵抗拆卸的方式结合在一起。
今年,情况发生了转变。亚利桑那州、伯明翰和普福尔茨海姆的商业化工厂开始从报废产品中提取磁体,并将其重新投入供应链。接下来我们将讲述磁体在机器报废后的去向,为什么回收远比报道中说的要困难,以及新工厂真正解决了什么问题,又没有解决什么问题。
这些利害关系并非抽象的。全球大部分稀土加工集中在单一国家,这就是为什么磁体供应一直被作为安全问题而非材料问题来讨论。回收是唯一不需要新矿山、新分离厂或新贸易协议的稀土来源。它需要的是不那么光鲜的东西:在机器被销毁前把磁体取出来。这使得稀土磁体回收与其说是一个化学问题,不如说是一个物流和设计问题,以下各节将依次探讨这一主张的每个部分。
为什么很少有磁体材料被回收回来
询问世界上有多少稀土磁体材料被回收,诚实的回答是没有人有确切的全球测量数据。现有的是业内知情人士提供的估计值,而且低得惊人。
磁体回收商HyProMag的联合创始人兼董事、伯明翰大学磁性材料小组负责人Allan Walton教授在一篇技术文章中明确指出了这一数字:目前从报废组件中回收的稀土磁体不足5%。这是一个行业估计值而非测量统计数据,应作此理解。不过,其趋势并没有太大争议,因为直到今年,几乎没有任何商业设施具备开展这项工作的能力。
其他流传的公布数字更低,但它们衡量的不是同一事物,不应被视为与此矛盾。一个被广泛引用的行业统计数据——不到1%的稀土被回收——指的是所有最终用途中的稀土元素,包括磁体只是其中一部分的荧光灯荧光粉、抛光粉和催化剂。2016年《Chemistry & Industry》的一项调查给出了相同的数字并明确了范围:2011年,全球从报废产品中回收的稀土不足1%。这是特定年份的元素吨位。Walton于2022年发表的5%的数字是关于磁体的。两者并存并不冲突:磁体回收是稀土回收的一个子集,而且情况比整体略好。
这两个数字之下还有一个定义问题。实际被回收的很大一部分是磁体工厂的制造废料,这些废料干净、单一等级且从未离开工厂。来自粉碎设备的消费后材料要困难得多,在总量中所占的比例也小得多。计算工厂边角料的回收率总是比只计算报废产品的回收率好看,而这正是5%这个数字所明确规定的。
“不足5%”这个数字实际意味着什么
这个数字描述了废弃产品中有多少磁体材料作为磁体材料返回制造环节。这并不意味着95%的稀土元素消失了,因为这是一个磁体回收数字,而不是元素回收数字。一些报废磁体作为废钢处理,其中的稀土含量被稀释且大部分未被回收。一些设备作为废物出口,这在更广泛的背景下记录了富裕国家产生多少电子垃圾的问题。还有一些存放在仓库和抽屉里。只有一小部分被真正回收成磁体。
这种区别很重要,因为“回收”涵盖了几种截然不同的事物,而其中只有一种保留了使磁体最初具有价值的东西:不是钕,而是取向。
磁体不是一团金属。它是制造出来的晶体。
要了解为什么回收很困难,有助于知道实际回收的是什么。钕铁硼磁体按重量计算大约含有30%的稀土元素、69%的铁和1%的硼,并少量添加钴、铝或铜以及防腐涂层。
稀土部分不是单一元素。它通常是钕和镨,这就是为什么提取稀土元素的新方法不断吸引研究资金,再加上少量的镝或铽,添加它们是为了防止磁体在高温下失去强度。这就是为什么牵引电机和风力发电机中的磁体可能含有百分之几的镝:耐热性才是全部目的。
将这些元素制成有用的磁体是一个制造过程,而不是冶炼工作。合金被铸造、破碎并研磨成细粉;粉末在磁场中取向使其晶粒指向同一方向,然后压制并烧结,直到晶粒融合成致密体,每个晶粒周围有一层富含钕的薄皮。取向创造了强度。晶界在高温下保持取向不变。
这种结构,而不是元素配方,才是回收商必须保留或重建的东西。
粉碎机会对磁体做什么
大多数报废电子产品和车辆不会被小心拆卸。它们被粉碎,因为粉碎速度快、成本低,而且对于承载数据的设备来说,还能保证安全。
烧结钕磁体很脆。在粉碎机下,它们不会弯曲或干净地拉出。它们会碎裂成碎片和粉末,而这些碎片随后的表现与其他废钢部分不同:它们具有极强的磁性。《Materials》期刊2026年关于NdFeB废料回收的一篇综述指出,当微小磁体由于巨大的磁性附着在黑色金属上时,稀土回收在经济上变得不切实际,而且粉碎技术本身改变了可以捕获的磁体材料数量。精确粉碎配合30毫米格栅回收磁体精矿的效果远好于粗粉碎,但即使是较好的情况也会使材料涂抹到钢流中。
磁体最终没有进入磁体堆。它最终附着在钢上,或者在钢内部,然后进入一个对将钕与铁分离毫无兴趣的熔炉。
为什么分离而不是化学是困难的部分
这是大多数报道忽略的细节。将稀土相互分离的化学过程确实很困难,但人们已经很好地理解并在工业规模上进行了数十年。未解决的问题处于链条的更前端。
如果磁体完好无损地到达,它可以被退磁、移除并重新制造。如果它作为粘在钢支架上的碎片到达,选择就急剧减少。传统的湿法冶金路线随后必须处理稀薄、受污染的进料,这通常是经济上失败的地方。
被销毁而不是被拆卸的规模是相当大的。橡树岭国家实验室估计,美国大约35%的旧硬盘出于数据安全原因被粉碎,仅回收这些硬盘每年就可产生大约1,000公吨的磁体材料。
磁体在报废时会发生三种情况
几乎每个报废磁体都遵循三条路径之一,它们之间的差异解释了该行业的整个经济学。只有第三条路径保留了足够的原始材料来重建高等级磁体。其余的为了便利而牺牲了目的的纯粹性,这种交易的代价体现在等级上而不是元素上。
它被粉碎并丢失。磁体碎裂,粘在废钢上,并稀释到钢铁回收中。稀土含量分散到无法经济回收的程度。这是默认结果,也是回收率如此之低的原因。
它被熔化并降级。磁体被送入熔炉并返回合金。元素回来了,但特定等级没有回来,杂质积累。这条路线可行,但生产的是通用材料,而不是客户订购的磁体。
它被降解并重建。磁体在不熔化的情况下被分解成粉末,经过清洁并重新烧结成受控等级的新磁体。这保留了最大的价值,也是新商业工厂围绕其建设的核心。
第三条路线通常被称为短循环或磁体到磁体回收,这不是营销语言,而是对特定技术选择的描述。
将其熔化,你失去的是等级,而不是元素
熔化是直观的方法:把旧磁体放进去,把金属拿出来。回来的是其成分是所有进入熔炉的东西的平均值的合金。如果一批包含硬盘磁体、扬声器磁体和几个电机段,所得合金就反映了这种混合物。
因此,由熔合进料生产的回收磁体通常比其来源的原生烧结磁体降级。稀土含量在那里,但匹配客户指定的镝水平和矫顽力变成了一个混合问题,每一个额外的加工步骤都会增加成本和能量,而该产品已经在与廉价的原生金属竞争。
氧气是另一个限制因素。伯明翰大学的研究人员致力于从高镝报废废料中再制造烧结磁体,他们指出,虽然少量的氧气可能是有益的,但超过约3,000 ppm的过量氧气会降低烧结过程中的致密化并降低成品磁体的性能。因此,来自潮湿仓库的腐蚀磁体与干净的生产废料不是等效的原料。
这正是直接磁体到磁体重复使用如此重要的原因。它是唯一能保持取向微观结构和稀土分布足够接近原始状态,从而重建高等级磁体而不是妥协磁体的路线。
2026年实际运行的项目
在过去的大部分二十年里,磁体回收以试点工厂、学术论文和资助联盟的形式存在。今年在九个月的窗口期内,这种情况发生了改变,三家工厂开业,第四家正在建设中。它们并不相同,而且差异比头条新闻更重要。
| 工厂 | 地点 | 方法 | 宣布产能 | 状态,2026年10月 |
|---|---|---|---|---|
| Cyclic Materials, Mesa | 美国亚利桑那州 | MagCycle自动化机械分离,进料至REEPure精炼 | 每年高达25,000吨含磁体报废产品,仅输入 | 2026年9月9日开业,商业发货进行中 |
| HyProMag, Tyseley | 英国伯明翰 | HPMS氢降解加烧结 | 单班每年100吨烧结磁体,多班超过300吨 | 2026年1月15日开业 |
| HyProMag GmbH, Pforzheim | 德国 | HPMS加烧结 | 初始每年约100吨,多班高达约350吨,许可至750吨,全部为NdFeB磁体和合金 | 2026年4月28日开业,2026年期间调试中 |
| HyProMag USA, Texas Hub | 德克萨斯州诺斯莱克 | HPMS加磁体制造 | 第一阶段550吨磁体加484吨副产品,第二阶段总计约1,526吨应付产品 | 精加工业务目标2027年,HPMS部分目标2028年 |
请注意,这些产能数字不是同一类数字。Cyclic的25,000吨描述的是有多少含磁体材料进入,而不是有多少磁体出来。HyProMag的数字描述的是成品磁体产量。直接比较它们会产生误导。
来源:伯明翰大学、Mkango Resources、HyProMag USA公告,2026年
亚利桑那州梅萨:在磁体完好时将其分离
Cyclic Materials于2026年9月9日开设了其梅萨工厂,称其为美国首个商业规模的稀土磁体回收设施。该工厂使用MagCycle,这是一种自动化机械分离系统,可从报废产品中提取磁体材料,并生产该公司称为Mag-Xtract的精矿,以及铜、铝和钢。
该场地每年可处理高达25,000公吨的含磁体产品。这个数字是输入数字,而不是输出数字:它衡量的是进入的材料,而不是出来的磁体。在工厂开业时,已经交付了超过7,000吨。它在17个月内建成,据报道成本约为2,000万美元,占地144,000平方英尺,其设计是不依赖单一产品类型的原料无关型。
南卡罗来纳州麦克比的第二个美国园区计划于2028年建成,将磁体回收与稀土精炼结合在一个场地。州公告将投资额定为超过8,200万美元。
该公司在2026年1月筹集了7,500万美元的C轮融资,使总股权融资超过1.62亿美元。其精炼步骤REEPure是一种湿法冶金工艺,可将回收的磁体材料转化为混合稀土氧化物,这是一种与成品磁体不同的产品。
伯明翰和普福尔茨海姆:在磁体原位将其分解
HyProMag工厂采取相反的方法。它们不是机械分离磁体,而是使用磁体废料氢处理(Hydrogen Processing of Magnet Scrap),这是在伯明翰磁性材料小组经过四十年开发并授权给HyProMag的工艺。
这里有一个陷阱,与机械分离的陷阱相同。氢气只有在有路径到达合金时才能接触到磁体,而成品磁体包裹在镍或环氧涂层中,正是为了防止腐蚀。这就是为什么该工艺应用于磁体表面暴露或裁剪开的组件,而不是任何装在袋子里到达的东西。然后将组件装入压力容器内的旋转滚筒中,并在大约大气压和室温下暴露于氢气中。磁体吸收氢气并膨胀,在大约30到40分钟内碎裂成易碎粉末。至关重要的是,该反应还使材料退磁,因此粉末不再粘附在周围的钢上,可以通过翻滚分离。涂层和粘合剂在材料分解时分离。
这单一的技巧从源头上解决了黑色金属污染问题。无需完全拆卸硬盘或电机:磁体在原位自我破坏并作为粉末掉落。
Tyseley Energy Park工厂于2026年1月15日开业,每批可回收超过400公斤稀土合金,单班每年生产100吨烧结磁体,多班生产超过300吨。这些数字的进展是公开的:到2026年4月,该工厂已生产了9.2吨回收NdFeB合金粉末,其中7.4吨已发货给客户,这些客户之一的西门子已将回收磁体构建到在汉诺威工业展上展示的SIMOTICS伺服电机转子中。这是一个真实产品中的真实磁体,累计吨位仍只是工厂年产能的一小部分。伯明翰大学将碳节省量定为与从开采矿物制成的磁体相比约90%,这一数字与早期生命周期研究的结果一致,即短循环路线比原生磁体生产少使用88%的能源。
HyProMag GmbH于2026年4月28日开设了其普福尔茨海姆工厂,这是欧盟同类工厂中的第一家。它被许可每年生产高达750吨NdFeB磁体和合金,初始产能约为100吨,多班时升至约350吨,并于2026年10月被指定为欧盟《关键原材料法案》下的战略项目。这一指定是最明确的信号,表明德国第一家磁体回收工厂正被视为基础设施而非新奇事物。
德克萨斯州:板上最大的数字也最遥远
HyProMag USA正在达拉斯-沃斯堡地区的诺斯莱克建设德克萨斯枢纽,并在南卡罗来纳州和内华达州的电子回收场地设有预处理分支。第一阶段设计为每年生产约550吨烧结磁体块和成品磁体,加上约484吨副产品。第二阶段将使总应付产量达到每年约1,526吨。
这些目前都还没有运营。磁体精加工的目标是使用从英国和德国运来的磁体块在2027年上半年完成,集成的HPMS部分的目标是2028年第二季度。任何引用德克萨斯产能作为当前数据的人都是在描述一个计划。
沃斯堡和Mountain Pass:改变经济账的需求信号
第四个重要项目根本不是回收商。2025年7月,MP Materials和Apple宣布了一项5亿美元的协议,向Apple供应由100%回收原料制成的磁体,这些磁体在加利福尼亚州MP的Mountain Pass场地加工,并在其德克萨斯州沃斯堡的Independence工厂制造。发货目标是在2027年开始。
这很重要,原因不仅在于吨位。回收商最困难的问题不是提取稀土;而是找到一个承诺以指定等级购买回收材料的客户。来自消费电子制造商的多年购买协议对该行业的促进作用比另一个试点工厂更大,因为它将回收磁体材料从新奇事物变成了具有远期价格的东西。
另一端产出什么
这些工厂的产出不会自动成为原生磁体的直接替代品。将回收材料用于汽车或风力发电机需要制造商接受它,这意味着要对磁性能、机械强度和耐腐蚀性进行资格测试,通常是针对围绕原生材料编写的规格。
这就是更困难、不那么光鲜的工作所在。一个为期三年、耗资650万英镑的名为REACT-UK的项目,由HyProMag与捷豹路虎、EMR、Less Common Metals、Mkango Rare Earths UK和伯明翰大学共同领导,专门旨在弥合汽车级回收磁体的这一差距,包括致力于晶界扩散以恢复回收材料性能的工作。
成分问题是核心。伯明翰的研究人员表明,由于从废料中获得的等级很少与客户需要的等级匹配,混合不同成分的回收粉末可以用来达到目标等级,而不是接受原料决定的任何东西。这是一个安静但重要的转变:回收磁体成为配方产品而不是副产品。
并非所有人都在追求相同的产出。德国弗劳恩霍夫研究所一直在实验室规模追求钕、镨和镝的湿法冶金回收,那里的研究人员对权衡取舍直言不讳。从事电动汽车回收磁体工作的弗劳恩霍夫IWKS的Konrad Opelt表示:“回收过程可能会导致一些质量损失,但可以通过改变微观结构等方式来弥补这些损失”。
在技术谱系的另一端,Ames Laboratory的关键材料研究所开发了一种无酸工艺,无需预分类或退磁即可溶解磁体,直接针对机械分类处理不好的混合粉碎废料,实验室报告回收的稀土氧化物纯度超过99%。橡树岭国家实验室的膜溶剂萃取方法已由其工业合作伙伴验证,稀土产品回收率超过95%,纯度超过99.5%。
两者都非常重要,但都不是商业磁体工厂。它们解决了已经粉碎和混合的原料的问题,这是问题中更困难的一端,但也是起步更昂贵的地方。这种区别值得坚持:同行评审的回收率不是生产线,试点反应器也不是供应链。稀土磁体回收不缺聪明的化学方法。直到目前,它缺乏的是大规模进行这些方法的场所。
什么能让回收变得正常
新产能是真实的,而且也很小。即使所有宣布的工厂都以铭牌产能运行,磁体到磁体的产量也将以每年数千吨的低位数来衡量,与磁体市场的规模相比,这只是一个舍入误差。有三件事会比其他任何事情更快地改变这一点。
为拆卸而设计。可以作为组件触及和移除的磁体,其价值远远大于焊接在密封组件中的磁体。伯明翰关于晶界扩散的REACT-UK工作从另一个方向说明了同样的观点:可以恢复性能,但不是免费的。
完好无损到达的原料。数据安全规则推动硬盘走向销毁。在粉碎之前而不是之后分离含磁体组件,比任何下游化学方法都便宜。
需求端承诺。回收商需要愿意指定回收内容并对回收等级进行资格认证的买家。没有这些,工厂就会低于产能运行,经济效益就会保持边缘化。
资讯来源
- Intelligent Living (2026-10-20)
- 原文: 稀土磁体回收曾陷入僵局,直到2026年迎来转机
- https://www.intelligentliving.co/rare-earth-magnet-recycling-2026/
