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 procent daarvan teruggewonnen uit het eindproduct en wordt de rest 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 terug te winnen om permanente magneten te maken.
Toepassing van zeldzame aardelementen:
Zeldzame aardmetalen, 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 aarde-element heeft verschillende toepassingen en toepassingen.
Hier zijn enkele van hun toepassingen:
1. Scandiumlegeringen worden gebruikt bij de vervaardiging van lucht- en ruimtevaartcomponenten en radioactieve verwarmingen in olieraffinaderijen.
2. Yttrium wordt gebruikt bij de vervaardiging van cameralenzen en brekende 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 aardmetalen zijn onder meer de vervaardiging van harde schijven, magneten, röntgenapparaten, metaalhalogenidelampen, 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 toenemend 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 in het erts voor als een mengsel en moet voor gebruik worden gezuiverd. Zeldzame aardelementen zijn duur om te ontginnen, dus het is goedkoper om zeldzame aardelementen te recyclen die tot materialen zijn verwerkt. Ondanks hun vermogen om opnieuw te worden gebruikt, worden zeldzame aarde-bevattende producten slechts één keer gebruikt en weggegooid. Door zeldzame aardmetalen te recyclen, krijgen fabrikanten een constante aanvoer van zeldzame aardmetalen, terwijl afval en de aanzienlijke belasting voor het milieu worden verminderd. E-waste is een belangrijke bron van zeldzame aardelementen.
Recente ontwikkelingen in de recyclingtechnologie hebben het haalbaarder gemaakt om zeldzame aardelementen uit deze materialen te extraheren. Zo heeft Japan enkele recyclingfabrieken in bedrijf en wordt naar schatting 300,000 ton zeldzame aardmetalen opgeslagen in ongebruikte elektronica. Ook in Frankrijk wordt gewerkt aan de bouw van twee fabrieken 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.
Herstelmethode voor zeldzame aarde-elementen:
Het ontwikkelen van een effectieve en economische strategie voor het terugwinnen van REE hangt af van verschillende factoren, waaronder grondstofprijzen, omvang van de deposito's, verwijderingskosten en potentiële gevaren.
Methoden voor het terugwinnen van zeldzame aardelementen uit afgedankte elektronica in de meeste ontwikkelde landen zijn:
1. Het gadget wordt gehakt en vermalen tot poedervorm, waaruit de basiscomponenten, de zeldzame aardelementen, worden gewonnen.
2. Pyrometallurgische methoden scheiden elektronisch afval door verwarmingselementen tot zeer hoge temperaturen. Deze methode kost veel energie.
3. Vloeistof-vloeistofextractie is een andere veelgebruikte 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 van zeldzame aardemagneet:
Gerecycleerde zeldzame-aarde-elementen kunnen worden gebruikt om zeldzame-aardemagneten te maken.Zeldzame aarde magnetenzijn 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 aardemagneten zoals neodymiummagneten worden voornamelijk vervaardigd door middel van poedermetallurgie. Bij deze methode wordt een geschikte samenstelling verpulverd tot een fijn poeder, verdicht en verwarmd door "vloeistoffase sinteren" om verdichting te induceren. Permanente magneten zoals ferriet-, samarium-kobalt (SmCo)- en neodymium-ijzerboriummagneten worden op deze manier gemaakt. Concluderend kunnen uit afval gewonnen zeldzame aardelementen worden gebruikt om permanente magneten te maken.
