Рідкоземельні елементи необхідні для використання в сучасних технологіях і є ключовими компонентами більшості електронних продуктів. Незважаючи на важливість рідкоземельних елементів, лише близько 1 відсотка з них вилучається з кінцевого продукту, а решта перетворюється на відходи.
Останнім часом виникли проблеми з розробкою ефективних процесів відновлення рідкоземельних елементів. У цій статті обговорюватимуться різні методи відновлення рідкоземельних елементів і показано, що рідкоземельні елементи можна отримувати з відходів для виготовлення постійних магнітів.
Застосування рідкоземельних елементів:
Рідкоземельні елементи, також відомі як рідкоземельні метали, являють собою групу з 17 різних елементів, кожен з яких має подібні фізичні характеристики: сріблясто-білі м’які важкі метали. Скандій та ітрій також є рідкоземельними елементами, оскільки вони знаходяться в тих самих родовищах, що й більшість лантаноїдів, і мають подібні хімічні властивості, але відрізняються електронними та магнітними властивостями. Кожен рідкоземельний елемент має різні застосування та використання.
Ось деякі з їхніх застосувань:
1. Сплави скандію використовуються у виробництві аерокосмічних компонентів і радіоактивних теплоіндикаторів на нафтопереробних заводах.
2. Ітрій використовується у виробництві об'єктивів фотоапаратів і заломлюючих лінз телескопів.
3. Прометій використовується для виготовлення автомобільних акумуляторів.
4. Самарій використовується у виробництві лазерів, захоплення нейтронів і стрижнів управління в ядерних реакторах.
5. Інші сфери застосування рідкоземельних елементів включають виробництво жорстких дисків, магнітів, рентгенівських апаратів, металогалогенних ламп, волоконно-оптичних технологій, світлодіодних лампочок тощо.
Відходи, які можуть містити рідкоземельні елементи
Рідкоземельні елементи є новим забруднювачем, який становить небезпеку для навколишнього середовища через їхнє дедалі більше використання в різних технологічних цілях. Електронні відходи залишаються значним джерелом забруднення рідкоземельними елементами. Це пов’язано з тим, що електронні відходи містять високі концентрації рідкоземельних елементів, які часто утилізуються небезпечними способами та завдають шкоди навколишньому середовищу.
Переробка рідкоземельних елементів:
Рідкісноземельні метали є дуже важливими компонентами, присутніми в різних споживчих товарах, таких як постійні магніти, електромобілі, смартфони тощо. Вони зустрічаються в руді природним шляхом у вигляді суміші та повинні бути очищені перед використанням. Видобуток рідкоземельних елементів дорогий, тому дешевше переробляти рідкоземельні елементи, які були перероблені в матеріали. Незважаючи на можливість повторного використання, продукти, що містять рідкісні землі, використовуються лише один раз і викидаються. Переробка рідкоземельних елементів забезпечить виробникам постійне постачання рідкоземельних металів, одночасно зменшуючи відходи та значне навантаження на навколишнє середовище. Електронні відходи є основним джерелом рідкоземельних елементів.
Нещодавні досягнення в технології переробки відходів зробили вилучення рідкоземельних елементів з цих матеріалів більш можливим. Наприклад, у Японії працюють заводи з переробки сміття, і приблизно 300000 тонн рідкоземельних металів зберігаються в невикористаній електроніці. Крім того, у Франції ведуться роботи по будівництву двох заводів, які вироблятимуть 200 тонн рідкоземельних металів на рік із використаних люмінесцентних ламп, батарейок і магнітів. Крім того, вугілля та побічні продукти є потенційними джерелами ключових елементів, у тому числі рідкоземельних елементів, які, за оцінками, дають близько 50 мільйонів тонн рідкоземельних елементів.
Метод відновлення рідкоземельних елементів:
Розробка ефективної та економічної стратегії відновлення РЗЕ залежить від різних факторів, включаючи ціни на сировину, розмір покладів, витрати на утилізацію та потенційні небезпеки.
Методи відновлення рідкоземельних елементів із відпрацьованої електроніки в більшості розвинених країн:
1. Гаджет подрібнюють і подрібнюють у порошок, з якого виділяють основні компоненти — рідкоземельні елементи.
2. Пірометалургійні методи відокремлюють електронні відходи за допомогою нагрівання елементів до дуже високих температур. Цей спосіб потребує багато енергії.
3. Рідина-рідина екстракція є ще одним поширеним методом, який використовується сьогодні. У цьому методі відходи розчиняють у сильній кислоті, а потім рідкоземельні елементи екстрагують за допомогою ряду розчинників.
Використання перероблених рідкоземельних елементів:
Зросло використання перероблених рідкоземельних елементів. Більшість рідкоземельних елементів використовується у виробництві каталізаторів і магнітів. Рідкоземельні елементи є критично важливими у виробництві високоефективних магнітів, сплавів, скла та електроніки.
Спосіб виготовленнярідкоземельний магніт:
Перероблені рідкоземельні елементи можна використовувати для виготовлення рідкоземельних магнітів. Рідкоземельні магніти - це сильні постійні магніти, виготовлені зі сплавів рідкоземельних елементів. Вони є найсильнішими постійними магнітами, створюючи сильніші магнітні поля, ніж інші типи магнітів.
Рідкоземельні магніти, такі як неодимові магніти, в основному виготовляються методом порошкової металургії. У цьому методі відповідну композицію подрібнюють до дрібного порошку, пресують і нагрівають за допомогою «спікання в рідкій фазі», щоб викликати ущільнення. Постійні магніти, такі як ферит, самарій-кобальт (SmCo) і неодим-залізо-бор, виготовляються таким чином. На завершення можна сказати, що рідкоземельні елементи, отримані з відходів, можна використовувати для виготовлення постійних магнітів.