Elementi rijetkih zemalja su neophodni za korištenje u modernoj tehnologiji i ključne su komponente u većini elektronskih proizvoda. Unatoč važnosti rijetkih zemnih elemenata, samo oko 1 posto njih se izvlači iz konačnog proizvoda, a ostatak se pretvara u otpad.
Nedavno su postojali izazovi u razvoju efikasnih procesa oporavka retkozemnih elemenata. Ovaj članak će raspravljati o različitim metodama oporavka rijetkih zemljanih elemenata i pokazati da je moguće oporaviti rijetke zemlje iz otpada kako bi se napravili trajni magneti.
Primjena rijetkih zemljanih elemenata:
Elementi rijetkih zemalja, također poznati kao rijetki zemni metali, su grupa od 17 različitih elemenata, od kojih svaki ima karakteristično slične fizičke karakteristike: srebrno-bijeli meki teški metali. Skandij i itrij su također rijetki zemni elementi jer se nalaze u istim naslagama kao i većina lantanida i pokazuju slična hemijska svojstva, ali se razlikuju elektronski i magnetski. Svaki element rijetke zemlje ima različite primjene i namjene.
Evo nekih od njihovih aplikacija:
1. Legure skandija se koriste u proizvodnji vazduhoplovnih komponenti i radioaktivnih detektora toplote u rafinerijama nafte.
2. Itrijum se koristi u proizvodnji sočiva za kamere i refrakcionih teleskopskih sočiva.
3. Prometijum se koristi za izradu akumulatora za automobile.
4. Samarijum se koristi u proizvodnji lasera, hvatanja neutrona i kontrolnih šipki u nuklearnim reaktorima.
5. Ostale primjene rijetkih zemljanih elemenata uključuju proizvodnju hard diskova, magneta, rendgenskih aparata, metal-halogenih lampi, tehnologije optičkih vlakana, LED sijalica itd.
Otpad koji može sadržavati elemente retkih zemalja
Rijetkozemni elementi su zagađivač u nastajanju koji predstavlja rizik za okoliš zbog njihove sve veće upotrebe u različitim tehnološkim primjenama. E-otpad ostaje značajan izvor zagađenja rijetkim zemnim elementima. To je zato što e-otpad sadrži visoke koncentracije rijetkih zemnih elemenata, koji se često odlažu na nesigurne načine i štetni su za okoliš.
Recikliranje elemenata retkih zemalja:
Rijetki zemni metali su vrlo kritične komponente prisutne u različitim potrošačkim proizvodima kao što su trajni magneti, električna vozila, pametni telefoni, itd. Prirodno se javljaju u rudi kao mješavina i moraju se pročistiti prije upotrebe. Rijetkozemni elementi su skupi za kopanje, pa je jeftinije reciklirati elemente rijetkih zemalja koji su prerađeni u materijale. Unatoč njihovoj mogućnosti ponovne upotrebe, proizvodi koji sadrže rijetke zemlje koriste se samo jednom i odbacuju se. Recikliranje rijetkih zemnih elemenata osigurat će proizvođačima stalnu opskrbu rijetkim zemnim metalima uz smanjenje otpada i značajnog ekološkog opterećenja koje stvara. E-otpad je glavni izvor rijetkih zemnih elemenata.
Nedavni napredak u tehnologiji recikliranja učinio je izvodljivijim izdvajanje rijetkih zemnih elemenata iz ovih materijala. Na primjer, Japan ima nekoliko pogona za reciklažu u radu, a procjenjuje se da je oko 300,000 tona rijetkih zemnih metala pohranjeno u neiskorištenoj elektronici. Takođe, u Francuskoj se radi na izgradnji dve fabrike koje će proizvoditi 200 tona retkih zemnih metala godišnje iz polovnih fluorescentnih lampi, baterija i magneta. Osim toga, ugalj i nusproizvodi su potencijalni izvori ključnih elemenata, uključujući elemente rijetkih zemalja za koje se procjenjuje da daju oko 50 miliona tona rijetkih zemnih elemenata.
Metoda oporavka elemenata rijetkih zemalja:
Razvoj efikasne i ekonomične strategije za oporavak REE zavisi od različitih faktora, uključujući cene robe, veličinu depozita, troškove odlaganja i potencijalne opasnosti.
Metode za obnavljanje elemenata retkih zemalja iz otpadne elektronike u većini razvijenih zemalja su:
1. Gadget se usitnjava i melje u prah, iz kojeg se izvlače osnovne komponente, elementi retkih zemalja.
2. Pirometalurške metode odvajaju elektronski otpad grijaćim elementima na vrlo visoke temperature. Ova metoda zahtijeva puno energije.
3. Ekstrakcija tekućina-tečnost je još jedna uobičajena metoda koja se danas koristi. U ovoj metodi, otpad se rastvara u jakoj kiselini, a zatim se retka zemlja ekstrahuje korišćenjem niza rastvarača.
Upotreba recikliranih elemenata retkih zemalja:
Povećana je upotreba recikliranih elemenata retkih zemalja. Većina rijetkih zemnih elemenata koristi se u proizvodnji katalizatora i magneta. Elementi rijetkih zemalja su kritični u proizvodnji magneta visokih performansi, legura, stakla i elektronike.
Metoda proizvodnje odmagnet retkih zemalja:
Reciklirani elementi rijetkih zemalja mogu se koristiti za izradu magneta rijetkih zemalja. Magneti rijetkih zemalja su jaki trajni magneti napravljeni od legura rijetkih zemalja. Oni su najjači permanentni magneti, koji proizvode jača magnetna polja od drugih vrsta magneta.
Magneti rijetkih zemalja kao što su neodimijski magneti uglavnom se proizvode postupkom metalurgije praha. U ovoj metodi, pogodna kompozicija se usitnjava u fini prah, sabija i zagreva "sinterovanjem u tečnoj fazi" da bi se izazvalo zgušnjavanje. Na ovaj način se izrađuju trajni magneti kao što su ferit, samarijum kobalt (SmCo) i neodimijum gvožđe-bor. Zaključno, rijetki zemni elementi prikupljeni iz otpada mogu se koristiti za izradu trajnih magneta.