Retzemju elementi ir būtiski izmantošanai mūsdienu tehnoloģijās, un tie ir galvenās sastāvdaļas lielākajā daļā elektronisko izstrādājumu. Neskatoties uz retzemju elementu nozīmi, tikai aptuveni 1 procents no tiem tiek reģenerēts no galaprodukta, bet pārējais tiek pārvērsts atkritumos.
Nesen ir bijušas problēmas, izstrādājot efektīvus retzemju elementu atgūšanas procesus. Šajā rakstā tiks aplūkotas dažādas retzemju elementu reģenerācijas metodes un parādīts, ka no atkritumiem ir iespējams atgūt retzemju elementus, lai izgatavotu pastāvīgos magnētus.
Retzemju elementu pielietojums:
Retzemju elementi, kas pazīstami arī kā retzemju metāli, ir 17 dažādu elementu grupa, katram no kuriem ir raksturīgas līdzīgas fizikālās īpašības: sudrabaini balti mīkstie smagie metāli. Skandijs un itrijs ir arī retzemju elementi, jo tie atrodas tajās pašās atradnēs kā lielākā daļa lantanīdu, un tiem ir līdzīgas ķīmiskās īpašības, taču tie atšķiras elektroniski un magnētiski. Katram retzemju elementam ir dažādi pielietojumi un lietojumi.
Šeit ir daži no viņu lietojumiem:
1. Skandija sakausējumus izmanto kosmosa komponentu un radioaktīvo siltuma marķieru ražošanā naftas pārstrādes rūpnīcās.
2. Itriju izmanto kameru lēcu un refrakcijas teleskopu lēcu ražošanā.
3. Prometijs tiek izmantots automašīnu akumulatoru izgatavošanai.
4. Samariju izmanto lāzeru, neitronu uztveršanas un vadības stieņu ražošanā kodolreaktoros.
5. Citi retzemju elementu pielietojumi ietver cieto disku, magnētu, rentgena iekārtu, metālu halogenīdu lampu, optisko šķiedru tehnoloģiju, LED spuldžu u.c. ražošanu.
Atkritumi, kas var saturēt retzemju elementus
Retzemju elementi ir jauni piesārņotāji, kas rada risku videi, jo tos arvien vairāk izmanto dažādos tehnoloģiskos lietojumos. E-atkritumi joprojām ir nozīmīgs retzemju elementu piesārņojuma avots. Tas ir tāpēc, ka e-atkritumi satur augstu retzemju elementu koncentrāciju, kas bieži tiek iznīcināta nedrošā veidā un ir kaitīga videi.
Retzemju elementu pārstrāde:
Retzemju metāli ir ļoti svarīgi komponenti dažādos patēriņa produktos, piemēram, pastāvīgajos magnētos, elektriskajos transportlīdzekļos, viedtālruņos utt. Tas dabiski sastopams rūdā kā maisījums, un pirms lietošanas tie ir jāattīra. Retzemju elementu ieguve ir dārga, tāpēc retzemju elementus, kas ir pārstrādāti materiālos, ir lētāk pārstrādāt. Neskatoties uz to, ka retzemju izstrādājumus var izmantot atkārtoti, tos izmanto tikai vienu reizi un izmet. Retzemju elementu pārstrāde nodrošinās ražotājiem pastāvīgu retzemju metālu piegādi, vienlaikus samazinot atkritumus un to radīto ievērojamo slogu videi. E-atkritumi ir galvenais retzemju elementu avots.
Nesenie sasniegumi pārstrādes tehnoloģijā ir padarījuši retzemju elementu ieguvi no šiem materiāliem daudz iespējamu. Piemēram, Japānā darbojas dažas pārstrādes rūpnīcas, un aptuveni 300,{1}} tonnas retzemju metālu tiek glabātas neizmantotā elektronikā. Tāpat Francijā tiek mēģināts uzbūvēt divas rūpnīcas, kas gadā saražos 200 tonnas retzemju metālu no lietotām dienasgaismas spuldzēm, baterijām un magnētiem. Turklāt ogles un blakusprodukti ir potenciālie galveno elementu avoti, tostarp retzemju elementi, kas saskaņā ar aplēsēm rada aptuveni 50 miljonus tonnu retzemju elementu.
Retzemju elementu atgūšanas metode:
Efektīvas un ekonomiskas stratēģijas izstrāde REE reģenerācijai ir atkarīga no dažādiem faktoriem, tostarp preču cenām, noguldījumu lieluma, apglabāšanas izmaksām un iespējamiem apdraudējumiem.
Metodes retzemju elementu atgūšanai no elektronikas atkritumiem lielākajā daļā attīstīto valstu ir:
1. Sīkrīks tiek sasmalcināts un samalts pulvera veidā, no kura tiek iegūti pamatkomponenti, retzemju elementi.
2. Pirometalurģiskas metodes atdala elektroniskos atkritumus ar sildelementiem līdz ļoti augstām temperatūrām. Šī metode prasa daudz enerģijas.
3. Šķidruma-šķidruma ekstrakcija ir vēl viena mūsdienās plaši izmantota metode. Šajā metodē atkritumus izšķīdina stiprā skābē un pēc tam retzemju ekstrahē, izmantojot virkni šķīdinātāju.
Pārstrādātu retzemju elementu izmantošana:
Ir pieaudzis pārstrādātu retzemju elementu izmantošana. Lielākā daļa retzemju elementu tiek izmantoti katalizatoru un magnētu ražošanā. Retzemju elementi ir ļoti svarīgi augstas veiktspējas magnētu, sakausējumu, stikla un elektronikas ražošanā.
Ražošanas metoderetzemju magnēts:
Pārstrādātus retzemju elementus var izmantot retzemju magnētu izgatavošanai. Retzemju magnēti ir spēcīgi pastāvīgie magnēti, kas izgatavoti no retzemju elementu sakausējumiem. Tie ir spēcīgākie pastāvīgie magnēti, kas rada spēcīgākus magnētiskos laukus nekā citi magnēti.
Retzemju magnēti, piemēram, neodīma magnēti, galvenokārt tiek ražoti pulvermetalurģijas procesā. Izmantojot šo metodi, piemērotu sastāvu sasmalcina līdz smalkam pulverim, sablīvē un karsē ar "šķidrās fāzes saķepināšanu", lai izraisītu blīvēšanu. Šādi tiek izgatavoti pastāvīgie magnēti, piemēram, ferīts, samārija kobalts (SmCo) un neodīma dzelzs bora magnēti. Noslēgumā jāsaka, ka no atkritumiem iegūtos retzemju elementus var izmantot pastāvīgo magnētu izgatavošanai.