Prvky vzácných zemin jsou nezbytné pro použití v moderní technologii a jsou klíčovými součástmi většiny elektronických produktů. Navzdory důležitosti prvků vzácných zemin se jich z konečného produktu získá zpět jen asi 1 procento a zbytek se přemění na odpad.
Při vývoji účinných procesů obnovy prvků vzácných zemin se v poslední době objevily problémy. Tento článek pojednává o různých metodách získávání prvků vzácných zemin a ukazuje, že je možné získat prvky vzácných zemin z odpadu za účelem výroby permanentních magnetů.
Aplikace prvků vzácných zemin:
Prvky vzácných zemin, také známé jako kovy vzácných zemin, jsou skupinou 17 různých prvků, z nichž každý má charakteristicky podobnou fyzikální charakteristiku: stříbřitě bílé měkké těžké kovy. Scandium a yttrium jsou také prvky vzácných zemin, protože se nacházejí ve stejných ložiskách jako většina lanthanoidů a vykazují podobné chemické vlastnosti, ale liší se elektronicky a magneticky. Každý prvek vzácných zemin má různé aplikace a použití.
Zde jsou některé z jejich aplikací:
1. Slitiny skandia se používají při výrobě leteckých součástí a radioaktivních indikátorů tepla v ropných rafinériích.
2. Yttrium se používá při výrobě čoček fotoaparátů a čoček refrakčních dalekohledů.
3. Promethium se používá k výrobě autobaterií.
4. Samarium se používá při výrobě laserů, záchytu neutronů a regulačních tyčí v jaderných reaktorech.
5. Mezi další aplikace prvků vzácných zemin patří výroba pevných disků, magnetů, rentgenových přístrojů, halogenidových výbojek, technologie optických vláken, LED žárovek atd.
Odpad, který může obsahovat prvky vzácných zemin
Prvky vzácných zemin jsou nově vznikající znečišťující látky, které představují riziko pro životní prostředí kvůli jejich rostoucímu používání v různých technologických aplikacích. Elektronický odpad zůstává významným zdrojem znečištění prvky vzácných zemin. Elektroodpad totiž obsahuje vysoké koncentrace prvků vzácných zemin, které se často likvidují nebezpečným způsobem a jsou škodlivé pro životní prostředí.
Recyklace prvků vzácných zemin:
Kovy vzácných zemin jsou velmi kritickými složkami přítomnými v různých spotřebitelských produktech, jako jsou permanentní magnety, elektrická vozidla, chytré telefony atd. Vyskytují se přirozeně v rudě jako směs a musí být před použitím vyčištěny. Těžba prvků vzácných zemin je drahá, takže je levnější recyklovat prvky vzácných zemin, které byly zpracovány na materiály. Navzdory své schopnosti opětovného použití jsou produkty obsahující vzácné zeminy použity pouze jednou a vyřazeny. Recyklace prvků vzácných zemin poskytne výrobcům stálý přísun kovů vzácných zemin a zároveň sníží odpad a významnou zátěž pro životní prostředí, kterou vytváří. Elektronický odpad je hlavním zdrojem prvků vzácných zemin.
Nedávné pokroky v technologii recyklace umožnily získat z těchto materiálů prvky vzácných zemin. Například Japonsko má v provozu několik recyklačních závodů a odhadem 300000 tun kovů vzácných zemin je uloženo v nepoužité elektronice. Také ve Francii probíhají snahy o vybudování dvou továren, které budou vyrábět 200 tun kovů vzácných zemin ročně z použitých zářivek, baterií a magnetů. Kromě toho jsou uhlí a vedlejší produkty potenciálními zdroji klíčových prvků, včetně prvků vzácných zemin, jejichž výnos se odhaduje na asi 50 milionů tun prvků vzácných zemin.
Způsob obnovy prvků vzácných zemin:
Vypracování efektivní a ekonomické strategie pro získávání REE závisí na různých faktorech, včetně cen komodit, velikosti ložisek, nákladů na likvidaci a potenciálních rizik.
Metody získávání prvků vzácných zemin z odpadní elektroniky ve většině rozvinutých zemí jsou:
1. Gadget se naseká a rozemele na prášek, ze kterého se extrahují základní složky, prvky vzácných zemin.
2. Pyrometalurgické metody separují elektronický odpad zahříváním prvků na velmi vysoké teploty. Tato metoda vyžaduje hodně energie.
3. Extrakce kapalina-kapalina je další běžnou metodou, která se dnes používá. Při této metodě se odpad rozpustí v silné kyselině a poté se vzácná zemina extrahuje pomocí řady rozpouštědel.
Použití recyklovaných prvků vzácných zemin:
Používání recyklovaných prvků vzácných zemin se zvýšilo. Většina prvků vzácných zemin se používá při výrobě katalyzátorů a magnetů. Prvky vzácných zemin jsou rozhodující při výrobě vysoce výkonných magnetů, slitin, skla a elektroniky.
Způsob výrobymagnet vzácných zemin:
Recyklované prvky vzácných zemin lze použít k výrobě magnetů vzácných zemin. Magnety vzácných zemin jsou silné permanentní magnety vyrobené ze slitin prvků vzácných zemin. Jsou to nejsilnější permanentní magnety, které vytvářejí silnější magnetická pole než jiné typy magnetů.
Magnety vzácných zemin, jako jsou neodymové magnety, se vyrábějí hlavně procesem práškové metalurgie. Při tomto způsobu se vhodná kompozice rozmělní na jemný prášek, zhutní a zahřeje "slinováním v kapalné fázi", aby se vyvolalo zhuštění. Tímto způsobem se vyrábějí permanentní magnety, jako je ferit, samarium kobalt (SmCo) a neodymové železo-borové magnety. Závěrem lze říci, že prvky vzácných zemin získané z odpadu lze použít k výrobě permanentních magnetů.