Sjaldgæf jörð frumefni eru nauðsynleg til notkunar í nútíma tækni og eru lykilhlutir í flestum rafeindavörum. Þrátt fyrir mikilvægi sjaldgæfra jarðefnaþátta er aðeins um 1 prósent þeirra endurheimt úr lokaafurðinni og afganginum er breytt í úrgang.
Nýlegar áskoranir hafa verið í þróun skilvirkra endurheimtarferla sjaldgæfra jarðar. Í þessari grein verður fjallað um mismunandi aðferðir við að endurheimta sjaldgæfa jörð frumefni og sýnt fram á að það er hægt að endurheimta sjaldgæfa jörð frumefni úr úrgangi til að búa til varanlega segla.
Notkun sjaldgæfra jarðefnaþátta:
Sjaldgæf jarðefni, einnig þekkt sem sjaldgæfir jarðmálmar, eru hópur af 17 mismunandi frumefnum, hver með svipuð eðliseiginleika: silfurhvítir mjúkir þungmálmar. Skandíum og yttríum eru einnig sjaldgæf jarðefni vegna þess að þau finnast í sömu útfellingum og flest lanthaníð og hafa svipaða efnafræðilega eiginleika, en eru rafræn og segulfræðileg. Hver sjaldgæfur jörð frumefni hefur margvísleg forrit og notkun.
Hér eru nokkrar af umsóknum þeirra:
1. Scandium málmblöndur eru notaðar við framleiðslu á loftrýmisíhlutum og geislavirkum hitamerkjum í olíuhreinsunarstöðvum.
2. Yttrium er notað við framleiðslu á myndavélarlinsum og ljósbrotssjónauka.
3. Promethium er notað til að búa til rafhlöður í bílum.
4. Samarium er notað við framleiðslu á leysigeislum, nifteindafanga og stjórnstöngum í kjarnakljúfum.
5. Önnur notkun sjaldgæfra jarðefnaþátta felur í sér framleiðslu á hörðum diskum, seglum, röntgenvélum, málmhalíðlömpum, ljósleiðaratækni, LED ljósaperum o.fl.
Úrgangur sem getur innihaldið sjaldgæf jarðefni
Sjaldgæf jörð frumefni eru að koma upp mengunarefni sem skapa hættu fyrir umhverfið vegna aukinnar notkunar þeirra í mismunandi tæknilegum notum. Rafræn úrgangur er enn mikilvæg uppspretta mengunar sjaldgæfra jarðefna. Þetta er vegna þess að rafræn úrgangur inniheldur mikið magn sjaldgæfra jarðefnaþátta, sem oft er fargað á óöruggan hátt og er skaðlegt umhverfinu.
Endurvinnsla sjaldgæfra jarðefnaþátta:
Sjaldgæfir jarðmálmar eru mjög mikilvægir þættir sem eru til staðar í mismunandi neysluvörum eins og varanlegum seglum, rafknúnum ökutækjum, snjallsímum osfrv. Það kemur náttúrulega fyrir í málmgrýti sem blanda og verður að hreinsa fyrir notkun. Sjaldgæf jörð frumefni eru dýr í vinnslu og því er ódýrara að endurvinna sjaldgæfa jörð frumefni sem hafa verið unnin í efni. Þrátt fyrir að þær séu endurnýttar eru vörur sem innihalda sjaldgæfar jarðveg aðeins notaðar einu sinni og þeim hent. Endurvinnsla sjaldgæfra jarðefnaþátta mun veita framleiðendum stöðugt framboð af sjaldgæfum jarðmálmum en draga úr úrgangi og umtalsverðu umhverfisálagi sem það skapar. Rafræn úrgangur er stór uppspretta sjaldgæfra jarðefna.
Nýlegar framfarir í endurvinnslutækni hafa gert það raunhæfara að vinna sjaldgæf jarðefni úr þessum efnum. Japan er til dæmis með nokkrar endurvinnslustöðvar í rekstri og áætlað er að um 300,000 tonn af sjaldgæfum jarðmálmum séu geymd í ónotuðum raftækjum. Í Frakklandi er einnig unnið að því að byggja tvær verksmiðjur sem munu framleiða 200 tonn af sjaldgæfum jarðmálmum á ári úr notuðum flúrlömpum, rafhlöðum og seglum. Að auki eru kol og aukaafurðir hugsanlegar uppsprettur lykilþátta, þar á meðal sjaldgæfra jarðefnaþátta sem áætlað er að muni gefa um 50 milljónir tonna af sjaldgæfum jarðefnum.
Aðferð til að endurheimta sjaldgæfa jörð frumefni:
Þróun skilvirkrar og hagkvæmrar stefnu fyrir endurheimt REE fer eftir mismunandi þáttum, þar á meðal hrávöruverði, stærð innlána, förgunarkostnaði og hugsanlegri hættu.
Aðferðir til að endurheimta sjaldgæf jarðefni úr rafeindaúrgangi í flestum þróuðum löndum eru:
1. Græjan er saxuð og möluð í duftform, þar sem grunnþættirnir, sjaldgæfu jarðefnin, eru dregin út.
2. Pyrometallurgical aðferðir aðgreina rafeindaúrgang með því að hita frumefni í mjög háan hita. Þessi aðferð krefst mikillar orku.
3. Vökva-vökvi útdráttur er önnur algeng aðferð í notkun í dag. Í þessari aðferð er úrgangurinn leystur upp í sterkri sýru og síðan er sjaldgæft jörð dregin út með því að nota ýmis leysiefni.
Notkun endurunninna sjaldgæfra jarðefnaþátta:
Notkun endurunninna sjaldgæfra jarðefna hefur aukist. Flest sjaldgæf jarðefni eru notuð við framleiðslu á hvata og seglum. Sjaldgæf jörð frumefni eru mikilvæg við framleiðslu á afkastamiklum seglum, málmblöndur, gleri og rafeindatækni.
Framleiðsluaðferð sjaldgæfra jarðar seguls:
Hægt er að nota endurunnið sjaldgæft jarðefni til að búa til sjaldgæfa jarðsegla.Sjaldgæfir jarðseglareru sterkir varanlegir seglar úr sjaldgæfum jarðefnisefni málmblöndur. Þeir eru sterkustu varanlegir seglarnir, framleiða sterkari segulsvið en aðrar tegundir segla.
Sjaldgæfir jarðseglar eins og neodymium seglar eru aðallega framleiddir með duftmálmvinnsluferli. Í þessari aðferð er viðeigandi samsetning mulin í fínt duft, þjappað saman og hituð með "vökvafasa sintrun" til að framkalla þéttingu. Varanlegir seglar eins og ferrít, samarium kóbalt (SmCo) og neodymium járn bór seglar eru gerðir á þennan hátt. Að lokum er hægt að nota sjaldgæfa jarðefni sem eru endurheimt úr úrgangi til að búa til varanlega segla.
