Các nguyên tố đất hiếm rất cần thiết để sử dụng trong công nghệ hiện đại và là thành phần chính trong hầu hết các sản phẩm điện tử. Mặc dù tầm quan trọng của các nguyên tố đất hiếm, chỉ có khoảng 1% trong số chúng được thu hồi từ sản phẩm cuối cùng và phần còn lại được chuyển thành chất thải.
Gần đây đã có những thách thức trong việc phát triển các quy trình thu hồi nguyên tố đất hiếm hiệu quả. Bài viết này sẽ thảo luận về các phương pháp thu hồi các nguyên tố đất hiếm khác nhau và cho thấy rằng có thể thu hồi các nguyên tố đất hiếm từ chất thải để tạo ra nam châm vĩnh cửu.
Ứng dụng các nguyên tố đất hiếm:
Các nguyên tố đất hiếm, còn được gọi là kim loại đất hiếm, là một nhóm gồm 17 nguyên tố khác nhau, mỗi nguyên tố có một đặc tính vật lý đặc trưng tương tự nhau: kim loại nặng mềm màu trắng bạc. Scandi và yttri cũng là các nguyên tố đất hiếm vì chúng được tìm thấy trong cùng một trầm tích với hầu hết các lantan và thể hiện các tính chất hóa học tương tự, nhưng khác nhau về mặt điện tử và từ tính. Mỗi nguyên tố đất hiếm có nhiều ứng dụng và công dụng khác nhau.
Dưới đây là một số ứng dụng của họ:
1. Hợp kim Scandium được sử dụng trong sản xuất các thành phần hàng không vũ trụ và máy theo dõi nhiệt phóng xạ trong các nhà máy lọc dầu.
2. Yttri được sử dụng trong sản xuất ống kính máy ảnh và ống kính viễn vọng khúc xạ.
3. Promethium được sử dụng để chế tạo pin xe hơi.
4. Samari được sử dụng trong sản xuất laser, bắt neutron và thanh điều khiển trong các lò phản ứng hạt nhân.
5. Các ứng dụng khác của các nguyên tố đất hiếm bao gồm sản xuất ổ đĩa cứng, nam châm, máy X-quang, đèn halogen kim loại, công nghệ sợi quang, bóng đèn LED, v.v.
Chất thải có thể chứa các nguyên tố đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm là chất gây ô nhiễm mới nổi gây rủi ro cho môi trường do chúng được sử dụng ngày càng nhiều trong các ứng dụng công nghệ khác nhau. Chất thải điện tử vẫn là một nguồn gây ô nhiễm nguyên tố đất hiếm đáng kể. Điều này là do chất thải điện tử chứa nồng độ cao các nguyên tố đất hiếm, thường được xử lý theo những cách không an toàn và có hại cho môi trường.
Tái chế các nguyên tố đất hiếm:
Kim loại đất hiếm là thành phần rất quan trọng có trong các sản phẩm tiêu dùng khác nhau như nam châm vĩnh cửu, xe điện, điện thoại thông minh, v.v. Nó xuất hiện tự nhiên trong quặng dưới dạng hỗn hợp và phải được tinh chế trước khi sử dụng. Các nguyên tố đất hiếm rất đắt đối với khai thác, vì vậy sẽ rẻ hơn nếu tái chế các nguyên tố đất hiếm đã được xử lý thành vật liệu. Mặc dù có khả năng tái sử dụng nhưng các sản phẩm chứa đất hiếm chỉ được sử dụng một lần và loại bỏ. Tái chế các nguyên tố đất hiếm sẽ cung cấp cho các nhà sản xuất nguồn cung cấp kim loại đất hiếm ổn định đồng thời giảm chất thải và gánh nặng môi trường đáng kể mà nó tạo ra. Chất thải điện tử là nguồn chính của các nguyên tố đất hiếm.
Những tiến bộ gần đây trong công nghệ tái chế đã làm cho việc khai thác các nguyên tố đất hiếm từ các vật liệu này trở nên khả thi hơn. Ví dụ, Nhật Bản có một số nhà máy tái chế đang hoạt động và ước tính khoảng 300.000 tấn kim loại đất hiếm được lưu trữ trong các thiết bị điện tử không sử dụng. Ngoài ra, tại Pháp, các nỗ lực đang được tiến hành để xây dựng hai nhà máy sẽ sản xuất 200 tấn kim loại đất hiếm mỗi năm từ đèn huỳnh quang cũ, pin và nam châm. Ngoài ra, than đá và các sản phẩm phụ là nguồn tiềm năng của các nguyên tố chính, bao gồm các nguyên tố đất hiếm ước tính mang lại khoảng 50 triệu tấn nguyên tố đất hiếm.
Phương pháp thu hồi nguyên tố đất hiếm:
Việc phát triển một chiến lược hiệu quả và tiết kiệm để phục hồi REE phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau, bao gồm giá cả hàng hóa, quy mô tiền gửi, chi phí xử lý và các mối nguy hiểm tiềm ẩn.
Các phương pháp thu hồi các nguyên tố đất hiếm từ thiết bị điện tử thải ở hầu hết các nước phát triển là:
1. Thiết bị được cắt nhỏ và nghiền thành dạng bột, từ đó các thành phần cơ bản, các nguyên tố đất hiếm, được chiết xuất.
2. Phương pháp pyrometallurgical tách chất thải điện tử bằng cách làm nóng các bộ phận đến nhiệt độ rất cao. Phương pháp này đòi hỏi rất nhiều năng lượng.
3. Chiết xuất chất lỏng-lỏng là một phương pháp phổ biến khác được sử dụng hiện nay. Trong phương pháp này, chất thải được hòa tan trong axit mạnh và sau đó đất hiếm được chiết xuất bằng cách sử dụng một loạt các dung môi.
Công dụng của các nguyên tố đất hiếm tái chế:
Việc sử dụng các nguyên tố đất hiếm tái chế đã tăng lên. Hầu hết các nguyên tố đất hiếm được sử dụng trong sản xuất chất xúc tác và nam châm. Các nguyên tố đất hiếm rất quan trọng trong việc sản xuất nam châm, hợp kim, thủy tinh và thiết bị điện tử hiệu suất cao.
Phương pháp sản xuất nam châm đất hiếm:
Các nguyên tố đất hiếm tái chế có thể được sử dụng để chế tạo nam châm đất hiếm.Nam châm đất hiếmlà những nam châm vĩnh cửu mạnh được làm bằng hợp kim nguyên tố đất hiếm. Chúng là nam châm vĩnh cửu mạnh nhất, tạo ra từ trường mạnh hơn các loại nam châm khác.
Nam châm đất hiếm như nam châm neodymium chủ yếu được sản xuất bằng quy trình luyện kim bột. Trong phương pháp này, một chế phẩm phù hợp được nghiền thành bột mịn, được nén chặt và nung nóng bằng cách thiêu kết pha lỏng lỏng để tạo ra mật độ. Các nam châm vĩnh cửu như ferrite, samari coban (SmCo) và nam châm boron sắt neodymium được chế tạo theo cách này. Tóm lại, các nguyên tố đất hiếm được thu hồi từ chất thải có thể được sử dụng để chế tạo nam châm vĩnh cửu.
