Pierwiastki ziem rzadkich są niezbędne do stosowania w nowoczesnych technologiach i są kluczowymi komponentami w większości produktów elektronicznych. Pomimo znaczenia pierwiastków ziem rzadkich, tylko około 1% z nich odzyskuje się z produktu końcowego, a reszta jest przekształcana w odpady.
Ostatnio pojawiły się wyzwania związane z opracowaniem wydajnych procesów odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich. W tym artykule omówimy różne metody odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich i pokażemy, że możliwe jest odzyskiwanie pierwiastków ziem rzadkich z odpadów w celu wytworzenia magnesów trwałych.
Zastosowanie pierwiastków ziem rzadkich:
Pierwiastki ziem rzadkich, znane również jako metale ziem rzadkich, to grupa 17 różnych pierwiastków, z których każdy ma charakterystycznie podobną charakterystykę fizyczną: srebrzystobiałe miękkie metale ciężkie. Skand i itr są również pierwiastkami ziem rzadkich, ponieważ znajdują się w tych samych osadach, co większość lantanowców i wykazują podobne właściwości chemiczne, ale różnią się elektronicznie i magnetycznie. Każdy pierwiastek ziem rzadkich ma różne zastosowania i zastosowania.
Oto niektóre z ich zastosowań:
1. Stopy Scandium są wykorzystywane do produkcji komponentów lotniczych i radioaktywnych znaczników ciepła w rafineriach ropy naftowej.
2. Itr jest używany do produkcji soczewek do aparatów fotograficznych i soczewek do refraktorów.
3. Promethium służy do produkcji akumulatorów samochodowych.
4. Samar jest używany do produkcji laserów, wychwytywania neutronów i prętów kontrolnych w reaktorach jądrowych.
5. Inne zastosowania pierwiastków ziem rzadkich obejmują produkcję dysków twardych, magnesów, aparatów rentgenowskich, lamp metalohalogenkowych, technologii światłowodowej, żarówek LED itp.
Odpady, które mogą zawierać pierwiastki ziem rzadkich
Pierwiastki ziem rzadkich stanowią pojawiające się zanieczyszczenia, które stanowią zagrożenie dla środowiska ze względu na ich rosnące wykorzystanie w różnych zastosowaniach technologicznych. E-odpady pozostają znaczącym źródłem zanieczyszczenia pierwiastkami ziem rzadkich. Dzieje się tak, ponieważ e-odpady zawierają wysokie stężenia pierwiastków ziem rzadkich, które często są usuwane w niebezpieczny sposób i są szkodliwe dla środowiska.
Recykling pierwiastków ziem rzadkich:
Metale ziem rzadkich są bardzo ważnymi składnikami obecnymi w różnych produktach konsumenckich, takich jak magnesy trwałe, pojazdy elektryczne, smartfony itp. Występują one naturalnie w rudzie jako mieszanina i muszą zostać oczyszczone przed użyciem. Wydobywanie pierwiastków ziem rzadkich jest drogie, więc tańsze jest recykling pierwiastków ziem rzadkich, które zostały przetworzone na materiały. Pomimo możliwości ponownego wykorzystania, produkty zawierające pierwiastki ziem rzadkich są używane tylko raz i wyrzucane. Recykling pierwiastków ziem rzadkich zapewni producentom stałą dostawę metali ziem rzadkich przy jednoczesnej redukcji odpadów i znacznego obciążenia środowiska, jakie one powodują. Odpady elektroniczne są głównym źródłem pierwiastków ziem rzadkich.
Ostatnie postępy w technologii recyklingu sprawiły, że wydobycie z tych materiałów pierwiastków ziem rzadkich stało się bardziej wykonalne. Na przykład w Japonii działa kilka zakładów recyklingu, a około 300000 ton metali ziem rzadkich jest przechowywanych w nieużywanej elektronice. Również we Francji trwają prace nad budową dwóch fabryk, które będą produkować 200 ton metali ziem rzadkich rocznie z używanych lamp fluorescencyjnych, baterii i magnesów. Ponadto węgiel i produkty uboczne są potencjalnymi źródłami kluczowych pierwiastków, w tym pierwiastków ziem rzadkich, które według szacunków dają około 50 milionów ton pierwiastków ziem rzadkich.
Metoda odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich:
Opracowanie skutecznej i ekonomicznej strategii odzyskiwania REE zależy od różnych czynników, w tym cen surowców, wielkości złóż, kosztów utylizacji i potencjalnych zagrożeń.
Metody odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich ze zużytej elektroniki w większości krajów rozwiniętych to:
1. Gadżet jest siekany i mielony na proszek, z którego wydobywane są podstawowe składniki, pierwiastki ziem rzadkich.
2. Metody pirometalurgiczne separują odpady elektroniczne za pomocą elementów grzejnych do bardzo wysokich temperatur. Ta metoda wymaga dużo energii.
3. Ekstrakcja ciecz-ciecz to kolejna powszechnie stosowana obecnie metoda. W tej metodzie odpady są rozpuszczane w mocnym kwasie, a następnie metale ziem rzadkich są ekstrahowane za pomocą szeregu rozpuszczalników.
Zastosowania pierwiastków ziem rzadkich pochodzących z recyklingu:
Wzrosło wykorzystanie przetworzonych pierwiastków ziem rzadkich. Większość pierwiastków ziem rzadkich jest wykorzystywana do produkcji katalizatorów i magnesów. Pierwiastki ziem rzadkich mają kluczowe znaczenie w produkcji wysokowydajnych magnesów, stopów, szkła i elektroniki.
Metoda produkcji magnesu ziem rzadkich:
Pierwiastki ziem rzadkich z recyklingu można wykorzystać do produkcji magnesów ziem rzadkich.Magnesy ziem rzadkichto silne magnesy trwałe wykonane ze stopów pierwiastków ziem rzadkich. Są to najsilniejsze magnesy trwałe, wytwarzające silniejsze pola magnetyczne niż inne rodzaje magnesów.
Magnesy ziem rzadkich, takie jak magnesy neodymowe, są wytwarzane głównie w procesie metalurgii proszków. W tej metodzie odpowiednią kompozycję sproszkuje się na drobny proszek, sprasowuje i ogrzewa przez „spiekanie w fazie ciekłej” w celu wywołania zagęszczenia. W ten sposób powstają magnesy trwałe, takie jak ferryt, samar-kobalt (SmCo) i magnesy neodymowo-żelazowo-borowe. Podsumowując, pierwiastki ziem rzadkich odzyskane z odpadów można wykorzystać do produkcji magnesów trwałych.
