Harvinaiset maametallit ovat välttämättömiä nykyaikaisessa tekniikassa, ja ne ovat avainkomponentteja useimmissa elektroniikkatuotteissa. Harvinaisten maametallien tärkeydestä huolimatta niistä vain noin 1 prosentti saadaan talteen lopputuotteesta ja loput muunnetaan jätteeksi.
Viime aikoina on ollut haasteita tehokkaiden harvinaisten maametallien talteenottoprosessien kehittämisessä. Tässä artikkelissa käsitellään erilaisia harvinaisten maametallien talteenottomenetelmiä ja osoitetaan, että harvinaisten maametallien elementtejä on mahdollista ottaa talteen jätteistä kestomagneettien valmistamiseksi.
Harvinaisten maametallien käyttö:
Harvinaiset maametallit, jotka tunnetaan myös nimellä harvinaiset maametallit, ovat 17 eri alkuaineen ryhmä, joilla jokaisella on tyypillisesti samanlainen fyysinen ominaisuus: hopeanvalkoiset pehmeät raskasmetallit. Skandium ja yttrium ovat myös harvinaisia maametallialkuaineita, koska niitä löytyy samoista kerroksista kuin useimmat lantanidit ja niillä on samanlaiset kemialliset ominaisuudet, mutta ne eroavat elektronisesti ja magneettisesti. Jokaisella harvinaisen maametallin elementillä on erilaisia sovelluksia ja käyttötarkoituksia.
Tässä on joitain heidän sovelluksistaan:
1. Skandiumseoksia käytetään ilmailukomponenttien ja radioaktiivisten lämpömerkkiaineiden valmistuksessa öljynjalostamoissa.
2. Yttriumia käytetään kameralinssien ja taittoteleskooppilinssien valmistukseen.
3. Prometiumia käytetään auton akkujen valmistukseen.
4. Samariumia käytetään laserien, neutronien sieppauksen ja säätösauvojen valmistukseen ydinreaktoreissa.
5. Muita harvinaisten maametallien sovelluksia ovat kiintolevyasemien, magneettien, röntgenlaitteiden, metallihalogenidilamppujen, valokuituteknologian, LED-lamppujen jne. valmistus.
Jätteet, jotka voivat sisältää harvinaisia maametallielementtejä
Harvinaiset maametallit ovat nousevia saasteita, jotka muodostavat riskin ympäristölle, koska niitä käytetään yhä enemmän erilaisissa teknologisissa sovelluksissa. Sähköinen jäte on edelleen merkittävä harvinaisten maametallien saastumisen lähde. Tämä johtuu siitä, että sähköinen jäte sisältää suuria pitoisuuksia harvinaisten maametallien alkuaineista, jotka usein hävitetään vaarallisilla tavoilla ja ovat haitallisia ympäristölle.
Harvinaisten maametallien kierrätys:
Harvinaiset maametallit ovat erittäin kriittisiä komponentteja erilaisissa kulutustuotteissa, kuten kestomagneeteissa, sähköajoneuvoissa, älypuhelimissa jne. Sitä esiintyy luonnossa malmissa seoksena ja se on puhdistettava ennen käyttöä. Harvinaiset maametallit ovat kalliita louhia, joten materiaaliksi prosessoitujen harvinaisten maametallien kierrättäminen on halvempaa. Huolimatta niiden uudelleenkäyttökyvystä, harvinaisia maametallia sisältäviä tuotteita käytetään vain kerran ja ne hävitetään. Harvinaisten maametallien kierrättäminen tarjoaa valmistajille tasaisen saatavuuden harvinaisia maametalleja ja vähentää samalla jätettä ja sen aiheuttamaa merkittävää ympäristökuormitusta. Sähköjäte on merkittävä harvinaisten maametallien lähde.
Viimeaikaiset kierrätystekniikan edistysaskeleet ovat tehneet harvinaisten maametallien erottamisen näistä materiaaleista helpommaksi. Esimerkiksi Japanissa on joitakin kierrätyslaitoksia toiminnassa, ja arviolta 300,{1}} tonnia harvinaisia maametalleja on varastoitu käyttämättömässä elektroniikassa. Myös Ranskassa yritetään rakentaa kaksi tehdasta, jotka tuottavat 200 tonnia harvinaisia maametalleja vuodessa käytetyistä loistelampuista, paristoista ja magneeteista. Lisäksi kivihiili ja sivutuotteet ovat mahdollisia keskeisten alkuaineiden lähteitä, mukaan lukien harvinaiset maametallit, joiden arvioidaan tuottavan noin 50 miljoonaa tonnia harvinaisten maametallien alkuaineita.
Harvinaisten maametallien talteenottomenetelmä:
Tehokkaan ja taloudellisen strategian kehittäminen REE:n talteenottoa varten riippuu eri tekijöistä, kuten hyödykkeiden hinnoista, talletusten koosta, hävityskustannuksista ja mahdollisista vaaroista.
Menetelmät harvinaisten maametallien talteenottamiseksi elektroniikkaromusta useimmissa kehittyneissä maissa ovat:
1. Laite pilkotaan ja jauhetaan jauheeksi, josta uutetaan peruskomponentit, harvinaiset maametallit.
2. Pyrometallurgiset menetelmät erottelevat elektroniikkajätteen lämmittämällä elementtejä erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Tämä menetelmä vaatii paljon energiaa.
3. Neste-nesteuutto on toinen yleinen nykyään käytössä oleva menetelmä. Tässä menetelmässä jäte liuotetaan vahvaan happoon ja sitten harvinainen maametalli uutetaan käyttämällä erilaisia liuottimia.
Kierrätettyjen harvinaisten maametallien käyttötarkoitukset:
Kierrätettyjen harvinaisten maametallien käyttö on lisääntynyt. Useimpia harvinaisten maametallien alkuaineita käytetään katalyyttien ja magneettien valmistuksessa. Harvinaiset maametallit ovat kriittisiä korkean suorituskyvyn magneettien, metalliseosten, lasin ja elektroniikan tuotannossa.
Harvinaisen maametallin magneetin valmistusmenetelmä:
Kierrätetyistä harvinaisten maametallien elementeistä voidaan valmistaa harvinaisten maametallien magneetteja.Harvinaisen maametallin magneetitovat vahvoja kestomagneetteja, jotka on valmistettu harvinaisten maametallien seoksista. Ne ovat vahvimpia kestomagneetteja, jotka tuottavat vahvempia magneettikenttiä kuin muut magneetit.
Harvinaisten maametallien magneetit, kuten neodyymimagneetit, valmistetaan pääasiassa jauhemetallurgisella prosessilla. Tässä menetelmässä sopiva koostumus jauhetaan hienoksi jauheeksi, tiivistetään ja kuumennetaan "nestefaasisintrauksella" tiivistymisen aikaansaamiseksi. Kestomagneetit, kuten ferriitti, samariumkoboltti (SmCo) ja neodyymirautaboorimagneetit, valmistetaan tällä tavalla. Yhteenvetona voidaan todeta, että jätteistä talteen otettuja harvinaisten maametallien elementtejä voidaan käyttää kestomagneettien valmistukseen.
