יסודות אדמה נדירים חיוניים לשימוש בטכנולוגיה המודרנית והם מרכיבים מרכזיים ברוב המוצרים האלקטרוניים. למרות חשיבותם של יסודות אדמה נדירים, רק כ-1% מהם משוחזרים מהתוצר הסופי, והשאר מומרים לפסולת.
לאחרונה היו אתגרים בפיתוח תהליכי שיקום יעילים של יסודות אדמה נדירים. מאמר זה ידון בשיטות שונות לשחזור יסודות אדמה נדירים ויראה כי ניתן לשחזר יסודות אדמה נדירים מפסולת כדי ליצור מגנטים קבועים.
יישום של יסודות אדמה נדירים:
יסודות אדמה נדירים, הידועים גם כמתכות אדמה נדירות, הם קבוצה של 17 יסודות שונים, שלכל אחד מהם מאפיין פיזיקלי דומה באופן אופייני: מתכות כבדות רכות כסופות-לבנות. סקנדיום ואיטריום הם גם יסודות אדמה נדירים מכיוון שהם נמצאים באותם מרבצים כמו רוב הלנתנידים ומציגים תכונות כימיות דומות, אך נבדלים זה מזה מבחינה אלקטרונית ומגנטית. לכל אלמנט אדמה נדיר יש יישומים ושימושים שונים.
הנה כמה מהיישומים שלהם:
1. סגסוגות סקנדיום משמשות לייצור רכיבי תעופה וחלל ומעקבי חום רדיואקטיביים בבתי זיקוק לנפט.
2. Yttrium משמש לייצור עדשות מצלמה ועדשות טלסקופ שבירה.
3. פרומתיום משמש לייצור סוללות לרכב.
4. סמריום משמש לייצור לייזרים, לכידת נויטרונים ומוטות בקרה בכורים גרעיניים.
5. יישומים אחרים של יסודות אדמה נדירים כוללים ייצור של כונני דיסק קשיח, מגנטים, מכונות רנטגן, מנורות מלכת הליד, טכנולוגיית סיבים אופטיים, נורות LED וכו '.
פסולת שעשויה להכיל יסודות אדמה נדירים
יסודות אדמה נדירים הם מזהמים מתפתחים המהווים סיכון לסביבה בשל השימוש הגובר בהם ביישומים טכנולוגיים שונים. פסולת אלקטרונית נותרה מקור משמעותי לזיהום נדיר של יסודות האדמה. הסיבה לכך היא שפסולת אלקטרונית מכילה ריכוזים גבוהים של יסודות אדמה נדירים, שלעתים קרובות מושלכים בדרכים לא בטוחות ומזיקים לסביבה.
מיחזור של יסודות אדמה נדירים:
מתכות אדמה נדירות הן מרכיבים קריטיים מאוד הקיימים במוצרי צריכה שונים כגון מגנטים קבועים, כלי רכב חשמליים, טלפונים חכמים וכו '. זה קורה באופן טבעי בעפרות כתערובת ויש לטהר אותו לפני השימוש. יסודות אדמה נדירים הם יקרים לכרייה, ולכן זול יותר למחזר יסודות אדמה נדירים שעובדו לחומרים. למרות יכולתם לעשות שימוש חוזר, מוצרים נדירים המכילים אדמה משמשים רק פעם אחת ומושלכים. מיחזור יסודות אדמה נדירים יספק ליצרנים אספקה קבועה של מתכות אדמה נדירות תוך הפחתת הפסולת והנטל הסביבתי המשמעותי שהיא יוצרת. פסולת אלקטרונית היא מקור עיקרי ליסודות אדמה נדירים.
ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית המיחזור הפכה את המיצוי של יסודות אדמה נדירים מחומרים אלה לאפשרי יותר. לדוגמה, ביפן פועלים כמה מפעלי מיחזור, וכ-300,000 טונות של מתכות אדמה נדירות מאוחסנות באלקטרוניקה שאינה בשימוש. כמו כן, בצרפת נעשים מאמצים לבנות שני מפעלים שייצרו 200 טונות של מתכות אדמה נדירות בשנה מנורות פלורסנט יד שנייה, סוללות ומגנטים. בנוסף, פחם ותוצרי לוואי הם מקורות פוטנציאליים ליסודות מפתח, כולל יסודות אדמה נדירים המוערכים בהפקת כ-50 מיליון טון של יסודות אדמה נדירים.
שיטת שחזור יסודות אדמה נדירים:
פיתוח אסטרטגיה יעילה וחסכונית להתאוששות REE תלוי בגורמים שונים, כולל מחירי סחורות, גודל הפיקדונות, עלויות סילוק וסיכונים פוטנציאליים.
שיטות לשחזור יסודות אדמה נדירים מפסולת אלקטרונית ברוב המדינות המפותחות הן:
1. הגאדג'ט קצוץ ונטחן לצורת אבקה, שממנה מופקים המרכיבים הבסיסיים, יסודות האדמה הנדירים.
2. שיטות פירומטלורגיות מפרידות בין פסולת אלקטרונית על ידי גופי חימום לטמפרטורות גבוהות מאוד. שיטה זו דורשת הרבה אנרגיה.
3. מיצוי נוזלי-נוזלי הוא שיטה נפוצה נוספת בשימוש כיום. בשיטה זו, הפסולת מומסת בחומצה חזקה ואז כדור הארץ הנדיר מופק באמצעות מגוון של ממסים.
שימושים ביסודות אדמה נדירים ממוחזרים:
השימוש ביסודות אדמה נדירים ממוחזרים גדל. רוב יסודות האדמה הנדירים משמשים לייצור זרזים ומגנטים. יסודות אדמה נדירים הם קריטיים בייצור מגנטים בעלי ביצועים גבוהים, סגסוגות, זכוכית ואלקטרוניקה.
שיטת הייצור של מגנט כדור הארץ הנדיר:
ניתן להשתמש ביסודות אדמה נדירים ממוחזרים כדי ליצור מגנטים נדירים של כדור הארץ.מגנטים נדירים של כדור הארץהם מגנטים קבועים חזקים העשויים מסגסוגות יסוד אדמה נדירות. הם המגנטים הקבועים החזקים ביותר, המייצרים שדות מגנטיים חזקים יותר מסוגים אחרים של מגנטים.
מגנטים נדירים של כדור הארץ כגון מגנטים ניאודימיום מיוצרים בעיקר על ידי תהליך מטלורגיה אבקה. בשיטה זו, הרכב מתאים מנוקב לאבקה עדינה, דחוס ומחומם על ידי "סינטר פאזה נוזלית" כדי לגרום לדנסיפיקציה. מגנטים קבועים כגון פריט, סמריום קובלט (SmCo) ומגנטים של בורון ברזל ניאודימיום מיוצרים בדרך זו. לסיכום, ניתן להשתמש ביסודות אדמה נדירים המשוחזרים מפסולת כדי ליצור מגנטים קבועים.
