Retųjų žemių elementai yra būtini naudoti šiuolaikinėse technologijose ir yra pagrindiniai daugumos elektroninių gaminių komponentai. Nepaisant retųjų žemių elementų svarbos, tik apie 1 proc. jų išgaunama iš galutinio produkto, o likusi dalis paverčiama atliekomis.
Pastaruoju metu būta iššūkių kuriant veiksmingus retųjų žemių elementų atkūrimo procesus. Šiame straipsnyje bus aptariami įvairūs retųjų žemių elementų atgavimo būdai ir parodoma, kad retųjų žemių elementus galima išgauti iš atliekų, kad būtų pagaminti nuolatiniai magnetai.
Retųjų žemių elementų taikymas:
Retųjų žemių elementai, taip pat žinomi kaip retųjų žemių metalai, yra 17 skirtingų elementų grupė, kurių kiekvienas turi būdingą panašią fizinę savybę: sidabriškai baltus minkštuosius sunkiuosius metalus. Skandis ir itris taip pat yra retųjų žemių elementai, nes jie randami tose pačiose nuosėdose kaip ir dauguma lantanidų ir pasižymi panašiomis cheminėmis savybėmis, tačiau skiriasi elektroniniu ir magnetiniu požiūriu. Kiekvienas retųjų žemių elementas yra įvairiai pritaikomas ir naudojamas.
Štai keletas jų programų:
1. Skendžio lydiniai naudojami aviacijos ir kosmoso komponentų bei radioaktyviųjų šilumos atsekamųjų medžiagų gamybai naftos perdirbimo gamyklose.
2. Itris naudojamas fotoaparato objektyvų ir refrakcinių teleskopinių lęšių gamyboje.
3. Prometis naudojamas automobilių akumuliatoriams gaminti.
4. Samaris naudojamas lazerių, neutronų surinkimo ir valdymo strypų gamyboje branduoliniuose reaktoriuose.
5. Kiti retųjų žemių elementų pritaikymai apima standžiųjų diskų, magnetų, rentgeno aparatų, metalo halogenidų lempų, šviesolaidinės technologijos, LED lempučių ir kt. Gamybą.
Atliekos, kuriose gali būti retųjų žemių elementų
Retųjų žemių elementai yra naujas teršalas, keliantis pavojų aplinkai dėl to, kad jie vis dažniau naudojami įvairiose technologinėse srityse. Elektroninės atliekos tebėra svarbus retųjų žemių elementų taršos šaltinis. Taip yra todėl, kad elektroninėse atliekose yra didelė retųjų žemių elementų koncentracija, kuri dažnai šalinama nesaugiais būdais ir yra kenksminga aplinkai.
Retųjų žemių elementų perdirbimas:
Retųjų žemių metalai yra labai svarbūs komponentai, esantys įvairiuose vartojimo produktuose, tokiuose kaip nuolatiniai magnetai, elektrinės transporto priemonės, išmanieji telefonai ir kt. Jis natūraliai atsiranda rūdoje kaip mišinys ir prieš naudojimą turi būti išvalytas. Retųjų žemių elementų kasimas yra brangus, todėl pigiau perdirbti retųjų žemių elementus, kurie buvo perdirbti į medžiagas. Nepaisant to, kad retųjų žemių produktai, kurių sudėtyje yra retųjų žemių, gali būti pakartotinai naudojami tik vieną kartą ir išmetami. Perdirbant retųjų žemių elementus gamintojams bus užtikrintas nuolatinis retųjų žemių metalų tiekimas, kartu sumažinant atliekų kiekį ir didelę jų sukuriamą naštą aplinkai. Elektroninės atliekos yra pagrindinis retųjų žemių elementų šaltinis.
Dėl pastarojo meto perdirbimo technologijų pažangos tapo lengviau išgauti retųjų žemių elementus iš šių medžiagų. Pavyzdžiui, Japonijoje veikia kai kurios perdirbimo gamyklos, o nenaudojamoje elektronikoje saugoma apie 300 000 tonų retųjų žemių metalų. Be to, Prancūzijoje dedamos pastangos pastatyti dvi gamyklas, kurios per metus pagamins 200 tonų retųjų žemių metalų iš naudotų fluorescencinių lempų, baterijų ir magnetų. Be to, anglis ir šalutiniai produktai yra potencialūs pagrindinių elementų, įskaitant retųjų žemių elementus, iš kurių, kaip manoma, gaunama apie 50 milijonų tonų retųjų žemių elementų, šaltiniai.
Retųjų žemių elementų regeneravimo metodas:
Veiksmingos ir ekonomiškos atsinaujinančiųjų išteklių energijos išteklių atkūrimo strategijos kūrimas priklauso nuo įvairių veiksnių, įskaitant žaliavų kainas, indėlių dydį, realizavimo išlaidas ir galimus pavojus.
Retųjų žemių elementų atgavimo iš elektronikos atliekų metodai daugumoje išsivysčiusių šalių yra šie:
1. Įtaisas susmulkinamas ir sumalamas į miltelių pavidalą, iš kurio išgaunami pagrindiniai komponentai, retųjų žemių elementai.
2. Pirometallurginiai metodai atskiria elektronikos atliekas kaitinant elementus iki labai aukštos temperatūros. Šis metodas reikalauja daug energijos.
3. Skysčio-skysčio ekstrahavimas yra dar vienas įprastas metodas, naudojamas šiandien. Taikant šį metodą, atliekos ištirpinamos stiprioje rūgštyje, o po to retosios žemės ekstrahuojamos naudojant įvairius tirpiklius.
Perdirbtų retųjų žemių elementų naudojimas:
Išaugo 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.
Retųjų žemių magneto gamybos būdas:
Perdirbti retųjų žemių elementai gali būti naudojami retųjų žemių magnetams gaminti.Retųjų žemių magnetaiyra stiprūs nuolatiniai magnetai, pagaminti iš retųjų žemių elementų lydinių. Jie yra stipriausi nuolatiniai magnetai, gaminantys 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 į smulkius miltelius, sutankinama ir kaitinama "skystosios fazės sukepinimo būdu", kad būtų gautas tankinimas. Tokiu būdu gaminami nuolatiniai magnetai, tokie kaip feritas, samario kobalto (SmCo) ir neodimio geležies boro magnetai. Apibendrinant galima pasakyti, kad iš atliekų išgauti retųjų žemių elementai gali būti naudojami nuolatiniams magnetams gaminti.
