Recycling von Seltenerdmagneten und Produktionsabfällen

Die Rückgewinnung seltener Erden aus End-of-Life-Produkten und Prozessabfällen ist seit der künstlichen Verknappung dieser industriell wichtigen Elemente durch China im Jahr 2010 in den Fokus der Industrie und Öffentlichkeit gerückt. Obwohl Neodym, Praseodym und Dysprosium aufgrund ihrer Wichtigkeit zur Herstellung leistungsfähiger NdFeB-Permanentmagnete zum Beispiel für Windkraftgeneratoren, Festplatten oder Elektromotoren bereits heute die größte wirtschaftliche Bedeutung aller Seltenerdelemente haben, waren die Anstrengungen für deren gezielte Rückgewinnung bislang nicht ausreichend. Insbesondere existieren nur wenige vielversprechende Ansätze für eine effiziente Aufbereitung von Altmagneten in End-of-Life-Produkten und Prozessabfällen, die einerseits das volle Potenzial der bereits vorhandenen Trennung der darin enthaltenen Seltenerdelemente ausschöpfen und andererseits störende Verunreinigungen abtrennen können. Seit 2011 wird daher am Fraunhofer IFAM Dresden an neuen Möglichkeiten geforscht, wie solche Wertstoffe aus reellen Recyclingstoffströmen einer möglichst effizienten und gezielten Wiederverwendung zugeführt werden können.

Im Rahmen bisheriger Forschungs- und Entwicklungsprojekte wurde herausgefunden, dass Verfahren auf hydrometallurgischer Basis das größte Potenzial für ein Recycling von in der Praxis oft verunreinigter und nicht sortenreiner seltenerdhaltiger Magnetwerkstoffe bieten, da sich nur so eine möglichst hohe Selektivität für die bei der Seltenerdmagnetwerkstoffproduktion benötigten bzw. tolerierbaren Elemente erreichen lässt. Für die Produktion neuer hochwertiger NdFeB-Magnete ist es zum Beispiel unerlässlich, dass Samarium, welches in Magnetmaterialgemischen vorhanden sein kann, aber auch Oxide und organische Verunreinigung vollständig abgetrennt werden können.

Ein geeignetes Verfahren auf hydrometallurgischer Basis, welches diese Vorgaben erreicht, wurde am Fraunhofer IFAM Dresden entwickelt. Dem Verfahren liegt die Idee zugrunde, dass sich durch das geschickte Ausnutzen physikalischer Zusammenhänge und durch eine optimierte Prozesssteuerung eine so hohe Gesamtselektivität erreichen lässt, dass auf eine aufwändige und teure Feintrennung der Seltenerden durch Ionentauscher oder Flüssig-/Flüssigextraktionsanlagen verzichtet werden kann.

Im ersten Untersuchungen konnte bereits im Labormaßstab gezeigt werden, dass sich auf Basis des am Fraunhofer IFAM Dresden entwickelten Recyclingverfahrens die notwendigen Selektivitäten beim Recycling von Magnetwerkstoffgemischen insbesondere durch eine geeignete physikalische Vorbehandlung und Vorseparation sowie durch einen gesteuerten hydrometallurgischen Aufschluss realisieren lassen. Das Verfahren zur Abtrennung von Seltenerden mit solch einem gesteuerten hydrometallurgischen Aufschluss sowie einer gekoppelten physikalischen Vorseparation wurde zum Patent angemeldet.