Projekt 30945/01

Rückgewinnung von Neodym-Magneten aus Computerfestplatten

Projektdurchführung

fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie Edelmetalle + Metallchemie
Katharinenstr. 17
73525 Schwäbisch Gmünd

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Neodym- und Dysprosium-haltige Magnetwerkstoffe sind Schlüsselkomponenten für zukunftsträchtige Anwendungen in der Windenergieerzeugung und der Elektromobilität. Die Versorgungssicherheit der beiden Metalle wird als kritisch eingestuft. Zugleich ist die Primärgewinnung energieintensiv und mit problematischen Emissionen verbunden (Fluorwasserstoff, Uran, Thorium).
Im Hinblick auf eine mögliche Rückgewinnung aus Elektronikschrott werden mechanischen Aufbereitungsanlagen betrachtet. Hier werden diese Stoffe zusammen mit Eisen durch Magnetscheider abgetrennt und angereichert.
Ziel des Projekts ist ein Verfahren mit dem Neodym-Magnete aus diesen Magnetfraktionen abgetrennt werden können.
Dazu wird beispielhaft die entsprechende Fraktion aus einer Schredder-Anlage für alte Computerfestplatten untersucht.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVoraussetzung für eine Abtrennung der magnetischen Materialien ist deren Entmagnetisierung. Im Rahmen der Literaturrecherche wurden dazu die Ansatzpunkte mechanische Zerkleinerung, Erhitzen über den Curiepunkt und Hydrierung identifiziert.
Diese werden zunächst modellhaft an Magneten untersucht, die durch manuelle Demontage von Festplatten erhalten wurden. Die optimale Entmagnetisierungsmethode wird anschließend auf reale Magnet-Fraktionen aus einer Schredder-Anlage übertragen.
So gewonnene Neodym-Konzentrate werden umfassend hinsichtlich der werthaltigen Ziel-Stoffe und der für die Aufbereitung zu neuen Produkten relevanten Störstoffe analytisch charakterisiert.
Auf dieser Basis können die Aufbereitungskosten für derartige Konzentrate und in Verbindung mit den Kosten für die Abtrennung aus dem Ausgangsmaterial die Wirtschaftlichkeit einer Rückgewinnung beurteilt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Technisches Trennverfahren

Anhand einer mittels Magnetscheider gewonnenen Stahlfraktion aus der Datenträger-Vernichtung von Computerfestplatten wurde exemplarisch die Abtrennung von Neodym-Magneten untersucht. Für die Abtrennung ist eine Entmagnetisierung erforderlich. Dazu wurden eine Hydrierung der Seltenen Erden (RE) und alternativ Erhitzen über die Curie-Temperatur geprüft. Hydrierung unter Druck hat das Potential für eine selektive Abtrennung, erfordert für eine vollständige Erfassung des Magnetinventars aber einen hohen anlagentechnischen Aufwand, der Zweifel hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Ansatzes begründet. Eine Entmagnetisierung durch Erwärmung über die Curie-Temperatur in Verbindung mit einer mechanischen Zerkleinerung erlaubt dagegen die Abtrennung einer Feinfraktion mit einer höheren Neodymkonzentration als in den derzeit ausgebeuteten Primärvorkommen und zusätzlich 0,5 % Dy2O3. Der Ansatz ist mit moderatem Aufwand unter weitgehender Verwendung von Standardaggregaten der mechanischen Aufbereitung umsetzbar.

Wirtschaftliche Gesichtspunkte

Jenseits der im Rahmen des Kritikalitätsdiskurses gehandelten Argumente geopolitischer und ressourcenökonomischer Provenienz sprechen auch wirtschaftlichen Gesichtspunkte dafür, dass sich Rückgewinnungs-Prozesse für Seltene Erden aus Hartmagneten etablieren können, sobald Altmaterial in ausreichender Menge anfällt. Im Vergleich zu primären Erzen enthält der Sekundärrohstoff ein wesentlich einfacheres Spektrum überdies stark nachgefragte Seltenerd-Elemente. Angesichts des aufwändigen, verfahrenstechnisch schwierigen und sehr energieintensiven Trennprozesses zur Gewinnung von Einzelelementen können aus dem Recyclingprodukt mit geringerem Aufwand marktfähige Produkte erzeugt werden, als in der Primärgewinnung. Die Verfahrenstechnik für die hydrochemische Aufbereitung von RE-Recyclingmaterial wurde von anderen Autoren bereits ausführlich untersucht und verspricht aus den genannten Gründen konkurrenzfähige Produkte zu liefern. Zu Marktpreisen für RE-Oxide Mitte 2014 berechnet liegt das Wertschöpfungspotential des Recyclingkonzentrates beim Vierfachen der Primärerze aus Bayan Obo.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Publikationen
M. Völker, A. Weckerle, Abtrennung von Neodym-Magneten aus ferromagnetischem Schrott,
Erzmetall - World of Metallurgy, 68(No. 1), 5-10 (2015), im Druck
Pressemitteilung: EUWID Voraussichtlich 2015
Projektzusammenfassung: http://www.fem-online.de/de/content/analytik

Präsentationen
Forschungskolloquium des Vereins für das FEM, Schwäbisch Gmünd 27.11.2013
Forschungskolloquium des Vereins für das FEM, Schwäbisch Gmünd 20.11.2014

Sonstiges
Persönliche Übermittlung der Ergebnisse an einschlägige Akteure/Betreiber von mechanischen Aufbereitungsanlagen