Retųjų žemių elementai yra būtini naudoti šiuolaikinėse technologijose ir yra pagrindiniai daugelio elektronikos gaminių komponentai. Nepaisant retųjų žemių elementų svarbos, iš galutinio produkto atgaunama tik apie 1 procentas jų, o likusi dalis paverčiama atliekomis.
Pastaruoju metu iškilo iššūkių kuriant efektyvius retųjų žemių elementų atkūrimo procesus. Šiame straipsnyje bus aptariami įvairūs retųjų žemių elementų atgavimo būdai ir parodyta, kad retųjų žemių elementus iš atliekų galima išgauti nuolatiniams magnetams gaminti.
Retųjų žemių elementų taikymas:
Retųjų žemių elementai, taip pat žinomi kaip retieji žemių metalai, yra 17 skirtingų elementų grupė, kurių kiekvienas pasižymi panašiomis fizinėmis savybėmis: sidabriškai balti minkštieji sunkieji metalai. Skandis ir itris taip pat yra retųjų žemių elementai, nes jie randami tuose pačiuose telkiniuose kaip ir dauguma lantanidų ir pasižymi panašiomis cheminėmis savybėmis, tačiau skiriasi elektroniniu ir magnetiniu požiūriu. Kiekvienas retųjų žemių elementas turi įvairių pritaikymų ir naudojimo būdų.
Štai keletas jų programų:
1. Skandio lydiniai naudojami aviacijos ir kosmoso komponentų ir radioaktyviųjų šilumos žymeklių gamyboje naftos perdirbimo gamyklose.
2. Itris naudojamas fotoaparatų objektyvų ir refrakcinių teleskopų lęšių gamyboje.
3. Prometis naudojamas automobilių akumuliatoriams gaminti.
4. Samaris naudojamas lazerių, neutronų gaudymo ir valdymo strypų gamyboje branduoliniuose reaktoriuose.
5. Kitos retųjų žemių elementų panaudojimo galimybės apima kietųjų diskų įrenginių, magnetų, rentgeno aparatų, metalo halogeninių lempų, šviesolaidinių technologijų, LED lempučių ir kt.
Atliekos, kuriose gali būti retųjų žemių elementų
Retųjų žemių elementai yra naujas teršalas, keliantis pavojų aplinkai, nes jie vis dažniau naudojami įvairiose technologinėse srityse. Elektroninės atliekos tebėra reikšmingas retųjų žemių elementų taršos šaltinis. Taip yra todėl, kad elektroninėse atliekose yra daug retųjų žemių elementų, kurie dažnai šalinami nesaugiais būdais ir kenkia aplinkai.
Retųjų žemių elementų perdirbimas:
Retųjų žemių metalai yra labai svarbūs komponentai, esantys skirtinguose plataus vartojimo produktuose, tokiuose kaip nuolatiniai magnetai, elektra varomos transporto priemonės, išmanieji telefonai ir t. t. Jie natūraliai randami rūdoje kaip mišinys ir prieš naudojimą turi būti išvalomi. Retųjų žemių elementus išgauti brangu, todėl pigiau perdirbti retųjų žemių elementus, kurie buvo perdirbti į medžiagas. Nepaisant galimybės pakartotinai naudoti retųjų žemių gaminius, jie naudojami tik vieną kartą ir išmetami. Retųjų žemių elementų perdirbimas suteiks gamintojams nuolatinį retųjų žemių metalų tiekimą ir sumažins atliekas bei jų sukuriamą didelę naštą aplinkai. Elektroninės atliekos yra pagrindinis retųjų žemių elementų šaltinis.
Dėl naujausių perdirbimo technologijų pasiekimų retųjų žemių elementus iš šių medžiagų išgauti tapo įmanoma. Pavyzdžiui, Japonijoje veikia keletas perdirbimo gamyklų, o maždaug 300,{1}} tonų retųjų žemių metalų saugoma nepanaudotoje elektronikoje. Be to, Prancūzijoje dedamos pastangos statyti dvi gamyklas, kurios per metus iš naudotų liuminescencinių lempų, baterijų ir magnetų pagamintų 200 tonų retųjų žemių metalų. Be to, anglis ir šalutiniai produktai yra galimi pagrindinių elementų šaltiniai, įskaitant retųjų žemių elementus, iš kurių, kaip manoma, gaunama apie 50 mln. tonų retųjų žemių elementų.
Retųjų žemių elementų atkūrimo metodas:
Veiksmingos ir ekonomiškos REE regeneravimo strategijos sukūrimas priklauso nuo įvairių veiksnių, įskaitant prekių kainas, indėlių dydį, šalinimo išlaidas ir galimus pavojus.
Daugumoje išsivysčiusių šalių retųjų žemių elementų atgavimo iš elektronikos atliekų metodai yra šie:
1. Programėlė susmulkinama ir sumalama į miltelius, iš kurių išgaunami pagrindiniai komponentai – retųjų žemių elementai.
2. Pirometalurginiais metodais elektroninės atliekos atskiriamos kaitinimo elementais iki labai aukštų temperatūrų. Šis metodas reikalauja daug energijos.
3. Skysčio-skysčio ekstrahavimas yra dar vienas įprastas šiandien naudojamas metodas. Taikant šį metodą, atliekos ištirpinamos stiprioje rūgštyje, o po to retosios žemės ekstrahuojamos naudojant įvairius tirpiklius.
Perdirbtų retųjų žemių elementų panaudojimas:
Padidėjo perdirbtų retųjų žemių elementų naudojimas. Dauguma retųjų žemių elementų naudojami katalizatorių ir magnetų gamyboje. Retųjų žemių elementai yra labai svarbūs gaminant aukštos kokybės magnetus, lydinius, stiklą ir elektroniką.
Gamybos būdasretųjų žemių magnetas:
Perdirbti retųjų žemių elementai gali būti naudojami retųjų žemių magnetams gaminti. Retųjų žemių magnetai yra stiprūs nuolatiniai magnetai, pagaminti iš retųjų žemių elementų lydinių. Jie yra stipriausi nuolatiniai magnetai, sukuriantys stipresnius magnetinius laukus nei kitų tipų magnetai.
Retųjų žemių magnetai, tokie kaip neodimio magnetai, daugiausia gaminami miltelių metalurgijos būdu. Taikant šį metodą, tinkama kompozicija susmulkinama iki smulkių miltelių, sutankinama ir kaitinama "skystosios fazės sukepinimo būdu", kad būtų skatinamas tankinimas. Tokiu būdu gaminami nuolatiniai magnetai, tokie kaip feritas, samariumo kobaltas (SmCo) ir neodimio geležies boro magnetai. Apibendrinant, retųjų žemių elementai, išgauti iš atliekų, gali būti naudojami nuolatiniams magnetams gaminti.