在全球能源轉(zhuǎn)型與高科技產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的浪潮下，鉑族金屬的戰(zhàn)略價(jià)值日益凸顯。其中，釕（Ru）作為一種性能卓越卻極度稀缺的貴金屬，正從工業(yè)應(yīng)用的“配角”轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體、綠色氫能及高端化工等領(lǐng)域不可或缺的“關(guān)鍵材料”。

然而，其原生供應(yīng)高度集中于南非等極少數(shù)地區(qū)，且年產(chǎn)量長(zhǎng)期徘徊在30噸左右，難以滿足每年3-4噸甚至更大的供應(yīng)缺口。這一矛盾直接推高了釕價(jià)，使其在2025年至2026年間價(jià)格大幅攀升，同時(shí)也催生了一個(gè)規(guī)模可觀且增長(zhǎng)迅速的回收市場(chǎng)1。

據(jù)預(yù)測(cè)，全球釕回收市場(chǎng)規(guī)模將從2025年的約5.52億美元增長(zhǎng)至2035年的14.7億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)10.3%。因此，發(fā)展高效、環(huán)保的釕回收工藝已不僅是技術(shù)課題，更是保障供應(yīng)鏈安全、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心戰(zhàn)略。

一、釕廢料來(lái)源與回收戰(zhàn)略價(jià)值

有效的回收始于對(duì)廢料來(lái)源的精準(zhǔn)識(shí)別。含釕二次資源主要集中于以下幾個(gè)領(lǐng)域，其形態(tài)和成分差異直接決定了回收工藝路線的選擇：

1. 廢催化劑：這是當(dāng)前最主要的回收來(lái)源。包括用于石油化工、精細(xì)化工（如己內(nèi)酰胺生產(chǎn)）的氧化鋁或活性炭負(fù)載的釕催化劑^{2 3}，以及面向未來(lái)綠色能源的質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽與燃料電池中的鉑釕電催化劑⁴。后者因承載著歐盟“綠色協(xié)議”的脫碳目標(biāo)，其回收重要性日益突出。

2. 合金及電子廢料：釕憑借其高硬度、耐磨性和穩(wěn)定的電學(xué)性能，被用于制造高性能合金、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁記錄介質(zhì)以及半導(dǎo)體芯片中的擴(kuò)散阻擋層¹。這些產(chǎn)品報(bào)廢后，是提取高價(jià)值釕的重要資源。

3. 其他特種廢料：包括鍍釕的時(shí)尚飾品廢料、含釕的核廢料（如天然核反應(yīng)堆殘留物）以及冶金過(guò)程產(chǎn)生的陽(yáng)極泥等副產(chǎn)品1。這些物料雖然總量相對(duì)較少，但釕品位可能很高，具有特殊的回收價(jià)值。

從戰(zhàn)略角度看，回收釕具有三重核心價(jià)值：經(jīng)濟(jì)上，回收可對(duì)沖原生金屬價(jià)格波動(dòng)和供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)提供穩(wěn)定且更具成本效益的原料來(lái)源；環(huán)境上，從廢料中提取金屬的能耗和碳排放遠(yuǎn)低于原生礦產(chǎn)開(kāi)采，符合全球減碳趨勢(shì)；資源安全上，對(duì)于將釕列為“關(guān)鍵原材料”的歐盟、美國(guó)等經(jīng)濟(jì)體而言，建立本土化回收能力是降低地緣政治依賴的關(guān)鍵舉措^{1 4}。

二、 主流回收工藝流程與技術(shù)解析

釕回收工藝主要分為濕法冶金和火法冶金兩大類(lèi)，當(dāng)前研究與實(shí)踐更傾向于將二者結(jié)合，或發(fā)展以濕法為主的綠色高效技術(shù)。

1.氧化蒸餾/揮發(fā)法

這是工業(yè)上應(yīng)用較為成熟且選擇性極高的方法。其核心原理是將含釕物料在強(qiáng)氧化劑（如Na?O?、NaBiO?、Na?S?O?等）存在下高溫處理，將釕轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)的劇毒氣體四氧化釕（RuO?），隨后用鹽酸或堿液吸收，最終得到高純度的氯釕酸或釕酸鹽。該方法幾乎適用于所有類(lèi)型的含釕廢料，尤其擅長(zhǎng)從復(fù)雜的合金或催化劑中直接分離釕¹。然而，其最大的挑戰(zhàn)在于RuO?的高毒性、強(qiáng)氧化性和易爆性，對(duì)設(shè)備密封性、操作安全防護(hù)及尾氣處理系統(tǒng)提出了極其苛刻的要求，導(dǎo)致工藝流程復(fù)雜且投資成本高昂。

2. 酸性浸出-分離法

這是一種條件相對(duì)溫和的濕法工藝。其核心步驟是采用鹽酸（HCl）與氧化劑（如H?O?、Cl?、AlCl?）組成的混合體系，選擇性溶解廢料中的釕及其他鉑族金屬。隨后，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的氧化還原電位或pH值，或加入選擇性沉淀劑（如硫脲、NH?Cl），實(shí)現(xiàn)釕與其他金屬（如鉑）的分離。該方法能耗較低，尤其適用于處理PEM電極等鉑釕共存電催化劑⁴。例如，2025年《可持續(xù)冶金雜志》的一項(xiàng)研究顯示，使用4 M HCl + 1.5 M AlCl?溶液在75℃下浸出4小時(shí)，可獲得釕82%、鉑90%的高浸出率。主要缺點(diǎn)在于浸出效率嚴(yán)重依賴于物料的物理化學(xué)形態(tài)，且后續(xù)分離步驟需要精確的化學(xué)控制。

3. 熔融-氧化法

這是一種經(jīng)典的火法處理工藝，主要針對(duì)用常規(guī)濕法難以處理的廢料，如以氧化鋁等穩(wěn)定陶瓷為載體的廢催化劑1。其過(guò)程是將廢料與過(guò)量的苛性堿（如NaOH）或過(guò)氧化鈉（Na?O?）混合，在高溫（通常500-700℃）下熔融。高溫熔體能徹底破壞載體結(jié)構(gòu)，使釕釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)化為可溶性的釕酸鹽。冷卻后的熔塊用水浸出，釕進(jìn)入溶液后再進(jìn)行純化。該方法的優(yōu)勢(shì)在于能徹底分解穩(wěn)定相，但缺點(diǎn)極為突出：能耗極高，產(chǎn)生大量腐蝕性廢渣，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求苛刻，環(huán)保壓力巨大。

4. 微波輔助回收法

這是一項(xiàng)代表未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的高效節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)。其原理是利用微波對(duì)特定物料（如碳載體）的快速、選擇性加熱特性。以回收碳載釕催化劑為例：在富氧環(huán)境中，微波能使碳載體在極短時(shí)間內(nèi)迅速升溫至800-1000℃，使其發(fā)生劇烈燃燒，同時(shí)釕被氧化成RuO?揮發(fā)并收集。一項(xiàng)中國(guó)專(zhuān)利5展示了此技術(shù)的工業(yè)化潛力，據(jù)報(bào)道，該方法釕回收率可超過(guò)99%，產(chǎn)品純度超過(guò)99.5%。優(yōu)點(diǎn)是加熱快、流程短、整體能耗顯著低于傳統(tǒng)火法。局限性在于，它高度依賴物料本身的微波吸收特性，目前更適用于碳基載體，工業(yè)放大需要定制化的專(zhuān)用微波反應(yīng)設(shè)備。

5. 綠色生物質(zhì)還原法

這是目前處于前沿探索階段的環(huán)保型技術(shù)。它摒棄了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高溫，轉(zhuǎn)而使用環(huán)境友好的綠色試劑（如乳酸、葡萄糖、維生素C等）和溫和的氧化劑（如H?O?），在較低溫度下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將釕從基體（如鍍釕薄膜）上“剝離”下來(lái)。這種方法條件極其溫和，幾乎不產(chǎn)生有害廢物，展示了極高的環(huán)境友好性。然而，其處理能力目前還很小，反應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，離大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用尚有距離。

三、 工藝可行性分析：技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境維度

綜合評(píng)估上述工藝，其可行性需從多維度進(jìn)行權(quán)衡：

1. 技術(shù)成熟度與適用性：

氧化蒸餾法和酸性浸出法是工業(yè)上應(yīng)用相對(duì)廣泛的成熟技術(shù)，但前者對(duì)安全防護(hù)和尾氣處理系統(tǒng)投資要求高，后者則需針對(duì)不同廢料源（如載體類(lèi)型、共存金屬）開(kāi)發(fā)定制化的浸出與分離方案。

微波輔助法代表了一種新興的高效、節(jié)能方向，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，特別適合處理碳載催化劑。其產(chǎn)業(yè)化推廣的關(guān)鍵在于大功率微波反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與成本控制。

綠色生物質(zhì)法雖環(huán)保意義突出，但受限于處理能力和物料普適性，短期內(nèi)更適合作為高附加值特種廢料的補(bǔ)充回收手段。

2. 經(jīng)濟(jì)可行性：

回收工藝的經(jīng)濟(jì)性直接受金屬價(jià)格、廢料中釕品位和工藝復(fù)雜度驅(qū)動(dòng)。隨著釕價(jià)持續(xù)走高，回收利潤(rùn)空間不斷擴(kuò)大。

濕法冶金通常資本投入較低，但運(yùn)行成本（試劑消耗、廢水處理）較高；火法及熔融法則前期設(shè)備投資巨大，但處理量大，適合規(guī)?；刑幚?。

亞太地區(qū)（尤其是中國(guó)和印度）因其快速工業(yè)化和龐大的制造業(yè)基礎(chǔ)，已成為全球釕回收市場(chǎng)的重心（占41.1%份額），這為在當(dāng)?shù)夭渴鸹厥债a(chǎn)能提供了巨大的市場(chǎng)腹地和成本優(yōu)勢(shì)。

3. 環(huán)境與社會(huì)效益：

相較于原生開(kāi)采，所有回收工藝都能顯著減少礦山開(kāi)采帶來(lái)的生態(tài)破壞和能源消耗。

未來(lái)的可行工藝（BAT）將更加側(cè)重于閉環(huán)設(shè)計(jì)，如將回收的釕鹽直接作為制備新催化劑的原料，以及使用環(huán)境更友好的試劑（如用Na?S?O?替代氯氣氧化）⁴。

四、 挑戰(zhàn)與未來(lái)展望

盡管前景廣闊，釕回收產(chǎn)業(yè)仍面臨核心挑戰(zhàn)：一是收集與分揀體系不健全，大量含釕廢料散落于終端，未能進(jìn)入回收渠道；二是工藝復(fù)雜性和高成本，特別是對(duì)于成分復(fù)雜、釕含量極低的電子廢料，高效分離提純?cè)诩夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)上均存在壁壘。

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)將聚焦于以下幾點(diǎn)：

智能化與精細(xì)化：開(kāi)發(fā)快速檢測(cè)和自動(dòng)分揀技術(shù)，建立含釕廢料數(shù)據(jù)庫(kù)與溯源體系，提升前端物料準(zhǔn)備的效率。

技術(shù)耦合與創(chuàng)新：將微波、超聲等外場(chǎng)強(qiáng)化技術(shù)與傳統(tǒng)濕法/火法結(jié)合，發(fā)展“短流程、高回收率、低排放”的Hybrid工藝。

政策驅(qū)動(dòng)與生態(tài)構(gòu)建：預(yù)計(jì)各國(guó)將出臺(tái)更嚴(yán)格的生產(chǎn)者責(zé)任延伸（EPR）制度和釕資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備政策，強(qiáng)制或激勵(lì)從電子、汽車(chē)、化工產(chǎn)品中回收關(guān)鍵金屬。這將推動(dòng)形成“廢料收集-專(zhuān)業(yè)回收-高值利用”的完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

結(jié)論

綜上所述，釕金屬回收已從一個(gè)輔助性行業(yè)演進(jìn)為確保全球高科技產(chǎn)業(yè)鏈韌性的戰(zhàn)略性環(huán)節(jié)。以濕法冶金技術(shù)為核心，針對(duì)PEM電解槽催化劑和傳統(tǒng)化工催化劑等明確廢料流進(jìn)行工藝優(yōu)化，是當(dāng)前現(xiàn)實(shí)可行性的方向。而微波輔助回收等創(chuàng)新技術(shù)則代表了未來(lái)向高效、低碳發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于材料企業(yè)而言，布局釕回收業(yè)務(wù)不僅是獲取稀缺資源的商業(yè)決策，更是投身循環(huán)經(jīng)濟(jì)、塑造企業(yè)綠色競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略選擇。成功的關(guān)鍵在于，根據(jù)目標(biāo)廢料特性，審慎選擇并持續(xù)優(yōu)化技術(shù)路徑，同時(shí)積極與上下游合作，共同構(gòu)建穩(wěn)定可靠的回收供應(yīng)鏈。

參考文獻(xiàn)

1、Rudnik, E. Reclaiming Ruthenium: A Comprehensive Review of Hydrometallurgical Strategies for Precious Metal Recovery.Materials2026,19, 461.https://doi.org/10.3390/ma19030461

2、劉憶,王才平,田磊,李金輝,王翀,郁豐善,陳麗杰..從含釕廢料中回收釕的研究進(jìn)展[J].濕法冶金,2024,43(3):P.215-223,9.

3、武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司. 氧化鋁負(fù)載釕廢催化劑中回收釕的方法:CN201210055806.1[P]. 2013-10-09.

4. Sandig-Predzymirska, L., Barreiros, T. Veiga, Weigelt, A., et al. Recovery of Platinum and Ruthenium from PEM Electrodes via Hydrometallurgical Approach[J]. Journal of Sustainable Metallurgy,2025,11(1):145-159. DOI:10.1007/s40831-025-01011-8.

5. 云南弘盛鉑業(yè)新材料科技有限公司,紅河學(xué)院.一種微波輻射加熱廢載體碳催化劑回收釕的方法及裝置:CN202311680064.6[P]. 2024-02-23.