Zeldzame aardelementen zijn essentieel voor gebruik in moderne technologie en zijn belangrijke componenten in de meeste elektronische producten. Ondanks het belang van zeldzame aardelementen, wordt slechts ongeveer 1% van hen teruggewonnen uit het eindproduct en de rest wordt omgezet in afval.
Er zijn recente uitdagingen geweest bij het ontwikkelen van efficiënte herstelprocessen voor zeldzame aardelementen. Dit artikel bespreekt verschillende methoden voor het terugwinnen van zeldzame aardelementen en laat zien dat het mogelijk is om zeldzame aardelementen uit afval te recupereren om permanente magneten te maken.
Toepassing van zeldzame aardelementen:
Zeldzame aardelementen, ook wel zeldzame aardmetalen genoemd, zijn een groep van 17 verschillende elementen, elk met een karakteristiek vergelijkbaar fysiek kenmerk: zilverwitte zachte zware metalen. Scandium en yttrium zijn ook zeldzame aardelementen omdat ze in dezelfde afzettingen worden aangetroffen als de meeste lanthaniden en vergelijkbare chemische eigenschappen vertonen, maar elektronisch en magnetisch verschillen. Elk zeldzaam aardelement heeft verschillende toepassingen en toepassingen.
Hier zijn enkele van hun toepassingen:
1. Scandiumlegeringen worden gebruikt bij de vervaardiging van lucht- en ruimtevaartcomponenten en radioactieve warmtetracers in olieraffinaderijen.
2. Yttrium wordt gebruikt bij de vervaardiging van cameralenzen en refracting telescooplenzen.
3. Promethium wordt gebruikt om autobatterijen te maken.
4. Samarium wordt gebruikt bij de vervaardiging van lasers, neutronenvangst en regelstaven in kernreactoren.
5. Andere toepassingen van zeldzame aardelementen omvatten de vervaardiging van harde schijven, magneten, röntgenapparaten, metaalhalidelampen, glasvezeltechnologie, LED-lampen, enz.
Afval dat zeldzame aardelementen kan bevatten
Zeldzame aardelementen zijn opkomende verontreinigende stoffen die een risico vormen voor het milieu vanwege hun toenemende gebruik in verschillende technologische toepassingen. E-waste blijft een belangrijke bron van vervuiling door zeldzame aardelementen. Dit komt omdat e-waste hoge concentraties zeldzame aardelementen bevat, die vaak op onveilige manieren worden verwijderd en schadelijk zijn voor het milieu.
Recycling van zeldzame aardelementen:
Zeldzame aardmetalen zijn zeer kritische componenten die aanwezig zijn in verschillende consumentenproducten zoals permanente magneten, elektrische voertuigen, smartphones, enz. Het komt van nature als mengsel in het erts voor en moet voor gebruik worden gezuiverd. Zeldzame aardelementen zijn duur om te delven, dus het is goedkoper om zeldzame aardelementen die zijn verwerkt tot materialen te recyclen. Ondanks hun vermogen om te worden hergebruikt, worden zeldzame aardbevattende producten slechts één keer gebruikt en weggegooid. Het recyclen van zeldzame aardelementen zal fabrikanten voorzien van een gestage aanvoer van zeldzame aardmetalen, terwijl het afval en de aanzienlijke milieubelasting die het veroorzaakt, worden verminderd. E-waste is een belangrijke bron van zeldzame aardelementen.
Recente ontwikkelingen in recyclingtechnologie hebben het haalbaarder gemaakt om zeldzame aardelementen uit deze materialen te halen. Japan heeft bijvoorbeeld enkele recyclingfabrieken in bedrijf en naar schatting 300.000 ton zeldzame aardmetalen worden opgeslagen in ongebruikte elektronica. Ook in Frankrijk zijn inspanningen aan de gang om twee fabrieken te bouwen die 200 ton zeldzame aardmetalen per jaar zullen produceren uit tweedehands fluorescentielampen, batterijen en magneten. Bovendien zijn steenkool en bijproducten potentiële bronnen van sleutelelementen, waaronder zeldzame aardelementen die naar schatting ongeveer 50 miljoen ton zeldzame aardelementen opleveren.
Methode voor het herstel van zeldzame aardelementen:
Het ontwikkelen van een effectieve en economische strategie voor REE-terugwinning hangt af van verschillende factoren, waaronder grondstoffenprijzen, grootte van deposito's, verwijderingskosten en potentiële gevaren.
Methoden voor het terugwinnen van zeldzame aardelementen uit afgedankte elektronica in de meeste ontwikkelde landen zijn:
1. De gadget wordt gehakt en vermalen tot poedervorm, waaruit de basiscomponenten, de zeldzame aardelementen, worden geëxtraheerd.
2. Pyrometallurgische methoden scheiden elektronisch afval door elementen tot zeer hoge temperaturen te verhitten. Deze methode kost veel energie.
3. Vloeistof-vloeistof extractie is een andere veel voorkomende methode die tegenwoordig wordt gebruikt. Bij deze methode wordt het afval opgelost in sterk zuur en vervolgens wordt zeldzame aarde geëxtraheerd met behulp van een reeks oplosmiddelen.
Gebruik van gerecyclede zeldzame aardelementen:
Het gebruik van gerecyclede zeldzame aardelementen is toegenomen. De meeste zeldzame aardelementen worden gebruikt bij de productie van katalysatoren en magneten. Zeldzame aardelementen zijn van cruciaal belang bij de productie van hoogwaardige magneten, legeringen, glas en elektronica.
De productiemethode vanzeldzame aardmagneet:
Gerecyclede zeldzame aardelementen kunnen worden gebruikt om zeldzame aardmagneten te maken. Zeldzame aardmagneten zijn sterke permanente magneten gemaakt van legeringen van zeldzame aardelementen. Het zijn de sterkste permanente magneten en produceren sterkere magnetische velden dan andere soorten magneten.
Zeldzame aardmagneten zoals neodymium magneten worden voornamelijk vervaardigd door poedermetallurgie proces. Bij deze methode wordt een geschikte samenstelling verpulverd tot een fijn poeder, verdicht en verwarmd door "vloeibare fase sintering" om verdichting te induceren. Permanente magneten zoals ferriet, samarium kobalt (SmCo) en neodymium ijzer borium magneten worden op deze manier gemaakt. Kortom, zeldzame aardelementen die uit afval worden teruggewonnen, kunnen worden gebruikt om permanente magneten te maken.