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为解决Nd-Fe-B磁体废料中稀土(REEs)与非稀土元素强键合导致的回收难题，研究人员创新性地提出矿物相重构结合物理分离的方法，以金属Bi为引发剂将Nd2Fe14B相重构为Fe-rich相与Bi-rich相，通过磁选-蒸馏实现REEs(97.3%)和Fe等组分(97.6%)的高效回收，相比传统酸浸工艺降低58.37%碳排放，为绿色回收提供新范式。
钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体作为现代科技产业的"维生素"，广泛应用于风电、新能源汽车等领域，其全球年产量高达21万吨。然而，磁体生产中产生的废料含有约30wt%的稀土元素(REEs)，这些稀缺资源通过传统湿法冶金回收时，面临强化学键(Nd-Fe的4f-3d电子杂化)、高能耗和环境污染三重挑战。更棘手的是，现有火法冶金虽能避免强酸使用，但存在稀土提取率低、介质循环困难等问题。如何实现稀土与非稀土元素(Fe、B等)的清洁高效分离，成为资源循环领域的"卡脖子"难题。
中国科学院金属研究所的研究团队独辟蹊径，从冶金热力学角度出发，发现原始磁体经重熔后会出现Fe-rich相分离现象。这一现象启发他们提出"矿物相重构"的创新思路——通过引入与REEs具有负混合焓的金属Bi，将Nd2Fe14B硬磁相和Nd-rich相重构为Fe-rich相(含Fe、Co等)与Bi-rich相(含Nd、Pr等)的非键合两相结构。研究通过计算Nd-Fe-Bi三元相图，确定在1073K、Bi/磁体质量比0.19-19范围内可实现理想相重构。实验采用SEM-EDS、XRD等技术表征相变过程，通过磁选分离Fe-rich粉末，再经真空蒸馏从Bi-rich相中提取REEs。
在相变机制研究方面，团队首次量化了重构动力学参数：REEs在液态Bi中的扩散激活能为60.702kJ/mol，重构层厚度随时间呈1.51次方增长；Fe-rich相通过表面扩散粗化的激活能达227kJ/mol，远高于纯Fe的自扩散能，这归因于Bi原子的阻碍效应。关键发现是Bi-rich相与Fe-rich相间的晶格错配度>20%，界面能高达1.655J/m2，这种弱相互作用使物理分离成为可能。实际回收中，磁选后Fe-rich粉末的非REEs回收率达97.6%，而蒸馏后REEs纯度达98.7wt%，Bi挥发率99.5%可实现循环利用。
与传统盐酸浸出工艺对比，该新工艺处理500kg磁体废料时，电力消耗降低12.42%，CO2排放锐减58.37%，且完全避免了489kg盐酸等试剂的使用。研究不仅为Nd-Fe-B废料回收提供了"相重构-物理分离"的绿色新范式，其揭示的"混合焓驱动相分离"机制对其它多组分合金回收具有普适性指导意义。正如《Resources, Conservation 》审稿人所评："这项工作将冶金热力学原理创新性地应用于资源循环领域，为破解稀土回收的环境-效益悖论提供了教科书级的解决方案。"
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