Elementi rijetke zemlje ključni su za korištenje u modernoj tehnologiji i ključne su komponente u većini elektroničkih proizvoda. Unatoč važnosti elemenata rijetkih zemalja, samo oko 1 posto njih se izvlači iz konačnog proizvoda, a ostatak se pretvara u otpad.
Nedavno je bilo izazova u razvoju učinkovitih procesa oporabe elemenata rijetke zemlje. Ovaj će članak raspravljati o različitim metodama oporabe elemenata rijetke zemlje i pokazati da je moguće oporabiti elemente rijetke zemlje iz otpada za izradu trajnih magneta.
Primjena elemenata rijetkih zemalja:
Elementi rijetke zemlje, također poznati kao metali rijetke zemlje, grupa su od 17 različitih elemenata, svaki sa karakteristično sličnim fizičkim svojstvima: srebrno-bijeli meki teški metali. Skandij i itrij također su elementi rijetke zemlje jer se nalaze u istim naslagama kao i većina lantanida i pokazuju slična kemijska svojstva, ali se razlikuju elektronski i magnetski. Svaki element rijetke zemlje ima različite primjene i namjene.
Evo nekih od njihovih primjena:
1. Skandijeve legure koriste se u proizvodnji zrakoplovnih komponenti i radioaktivnih termostata u rafinerijama nafte.
2. Itrij se koristi u proizvodnji leća fotoaparata i leća teleskopa za refrakciju.
3. Prometij se koristi za izradu automobilskih baterija.
4. Samarij se koristi u proizvodnji lasera, hvatanja neutrona i kontrolnih šipki u nuklearnim reaktorima.
5. Druge primjene elemenata rijetke zemlje uključuju proizvodnju tvrdih diskova, magneta, rendgenskih uređaja, metalnih halogenih svjetiljki, tehnologije optičkih vlakana, LED žarulja, itd.
Otpad koji može sadržavati elemente rijetke zemlje
Elementi rijetke zemlje sve su više zagađivači koji predstavljaju opasnost za okoliš zbog njihove sve veće upotrebe u različitim tehnološkim primjenama. E-otpad ostaje značajan izvor onečišćenja elementima rijetkih zemalja. To je zato što e-otpad sadrži visoke koncentracije elemenata rijetkih zemalja, koji se često odlažu na nesigurne načine i štetni su za okoliš.
Recikliranje elemenata rijetke zemlje:
Rijetki zemni metali vrlo su kritične komponente prisutne u različitim potrošačkim proizvodima kao što su trajni magneti, električna vozila, pametni telefoni itd. Prirodno se pojavljuju u rudi kao mješavina i moraju se pročistiti prije upotrebe. Elementi rijetke zemlje skupi su za rudarenje, pa je jeftinije reciklirati elemente rijetke zemlje koji su prerađeni u materijale. Unatoč njihovoj mogućnosti ponovne upotrebe, proizvodi koji sadrže rijetke zemlje koriste se samo jednom i odbacuju. Recikliranje elemenata rijetke zemlje će proizvođačima osigurati stalnu opskrbu metalima rijetke zemlje uz istovremeno smanjenje otpada i značajnog opterećenja okoliša koje stvara. E-otpad je glavni izvor elemenata rijetkih zemalja.
Nedavni napredak u tehnologiji recikliranja učinio je izvedivim ekstrakciju elemenata rijetke zemlje iz ovih materijala. Na primjer, Japan ima neka postrojenja za recikliranje koja rade, a procjenjuje se da je oko 300000 tona metala rijetkih zemalja pohranjeno u neiskorištenoj elektronici. Također, u Francuskoj su u tijeku napori za izgradnju dvije tvornice koje će proizvoditi 200 tona rijetkih zemnih metala godišnje od polovnih fluorescentnih svjetiljki, baterija i magneta. Osim toga, ugljen i nusproizvodi potencijalni su izvori ključnih elemenata, uključujući elemente rijetke zemlje za koje se procjenjuje da daju oko 50 milijuna tona elemenata rijetke zemlje.
Metoda dobivanja elementa rijetke zemlje:
Razvijanje učinkovite i ekonomične strategije za oporavak REE ovisi o različitim čimbenicima, uključujući cijene robe, veličinu naslaga, troškove zbrinjavanja i potencijalne opasnosti.
Metode oporabe elemenata rijetke zemlje iz otpadne elektronike u većini razvijenih zemalja su:
1. Spravica se usitnjava i melje u prah iz kojeg se izdvajaju osnovne komponente, elementi rijetke zemlje.
2. Pirometalurške metode odvajaju elektronički otpad zagrijavanjem elemenata na vrlo visoke temperature. Ova metoda zahtijeva puno energije.
3. Ekstrakcija tekućina-tekućina još je jedna uobičajena metoda koja se danas koristi. U ovoj metodi, otpad se otapa u jakoj kiselini, a zatim se rijetka zemlja ekstrahira pomoću niza otapala.
Upotreba recikliranih elemenata rijetke zemlje:
Povećala se upotreba recikliranih elemenata rijetke zemlje. Većina elemenata rijetkih zemalja koristi se u proizvodnji katalizatora i magneta. Elementi rijetke zemlje ključni su u proizvodnji magneta visokih performansi, legura, stakla i elektronike.
Metoda proizvodnje magneta rijetke zemlje:
Reciklirani elementi rijetke zemlje mogu se koristiti za izradu magneta rijetke zemlje.Magneti rijetkih zemaljasu jaki trajni magneti napravljeni od legura elemenata rijetke zemlje. Oni su najjači trajni magneti, proizvode jača magnetska polja od drugih vrsta magneta.
Magneti rijetkih zemalja kao što su neodimijski magneti uglavnom se proizvode postupkom metalurgije praha. U ovoj metodi, pogodan sastav se usitnjava u fini prah, sabija i zagrijava "sinteriranjem u tekućoj fazi" kako bi se izazvalo zgušnjavanje. Trajni magneti kao što su ferit, samarij kobalt (SmCo) i neodimijski željezo-bor magneti izrađuju se na ovaj način. Zaključno, rijetki zemni elementi dobiveni iz otpada mogu se koristiti za izradu trajnih magneta.
