Els elements de terres rares són essencials per utilitzar-los en la tecnologia moderna i són components clau en la majoria de productes electrònics. Malgrat la importància dels elements de terres rares, només aproximadament l'1 per cent d'ells es recupera del producte final i la resta es converteix en residus.
Hi ha hagut reptes recents per desenvolupar processos eficients de recuperació d'elements de terres rares. Aquest article tractarà diferents mètodes de recuperació d'elements de terres rares i mostrarà que és possible recuperar elements de terres rares dels residus per fer imants permanents.
Aplicació d'elements de terres rares:
Els elements de terres rares, també coneguts com a metalls de terres rares, són un grup de 17 elements diferents, cadascun amb una característica física similar: metalls pesants tous de color blanc platejat. L'escandi i l'itri també són elements de terres rares perquè es troben en els mateixos dipòsits que la majoria dels lantànids i presenten propietats químiques similars, però difereixen electrònicament i magnèticament. Cada element de terres rares té diverses aplicacions i usos.
Aquestes són algunes de les seves aplicacions:
1. Els aliatges d'escandi s'utilitzen en la fabricació de components aeroespacials i traçadors de calor radioactius a les refineries de petroli.
2. L'itri s'utilitza en la fabricació de lents de càmera i lents de telescopis refractors.
3. El prometi s'utilitza per fabricar bateries de cotxes.
4. El samari s'utilitza en la fabricació de làsers, captura de neutrons i barres de control en reactors nuclears.
5. Altres aplicacions dels elements de terres rares inclouen la fabricació de discs durs, imants, màquines de raigs X, làmpades d'halogenurs metàl·lics, tecnologia de fibra òptica, bombetes LED, etc.
Residus que poden contenir elements de terres rares
Els elements de terres rares són contaminants emergents que suposen un risc per al medi ambient pel seu ús creixent en diferents aplicacions tecnològiques. Els residus electrònics segueixen sent una font important de contaminació per elements de terres rares. Això es deu al fet que els residus electrònics contenen altes concentracions d'elements de terres rares, que sovint s'eliminen de manera insegura i són perjudicials per al medi ambient.
Reciclatge d'elements de terres rares:
Els metalls de terres rares són components molt crítics presents en diferents productes de consum com imants permanents, vehicles elèctrics, telèfons intel·ligents, etc. Es produeix de manera natural al mineral com una barreja i s'ha de purificar abans d'utilitzar-los. Els elements de terres rares són cars d'explotar, de manera que és més barat reciclar els elements de terres rares que s'han transformat en materials. Malgrat la seva capacitat de reutilitzar-se, els productes que contenen terres rares només s'utilitzen una vegada i es descarten. El reciclatge d'elements de terres rares proporcionarà als fabricants un subministrament constant de metalls de terres rares alhora que reduirà els residus i la càrrega mediambiental important que genera. Els residus electrònics són una font important d'elements de terres rares.
Els avenços recents en la tecnologia de reciclatge han fet que sigui més factible extreure elements de terres rares d'aquests materials. Per exemple, el Japó té algunes plantes de reciclatge en funcionament i s'emmagatzemen unes 300 000 tones de metalls de terres rares en dispositius electrònics no utilitzats. També, a França, s'estan esforçant per construir dues fàbriques que produiran 200 tones de metalls de terres rares l'any a partir de làmpades fluorescents, bateries i imants de segona mà. A més, el carbó i els subproductes són fonts potencials d'elements clau, inclosos els elements de terres rares que s'estima que produeixen uns 50 milions de tones d'elements de terres rares.
Mètode de recuperació d'elements de terres rares:
El desenvolupament d'una estratègia eficaç i econòmica per a la recuperació de REE depèn de diferents factors, inclosos els preus de les matèries primeres, la mida dels dipòsits, els costos d'eliminació i els perills potencials.
Els mètodes per recuperar elements de terres rares dels residus electrònics a la majoria dels països desenvolupats són:
1. El gadget es talla i es tritura en pols, de la qual s'extreuen els components bàsics, els elements de terres rares.
2. Els mètodes pirometal·lúrgics separen els residus electrònics escalfant elements a temperatures molt elevades. Aquest mètode requereix molta energia.
3. L'extracció líquid-líquid és un altre mètode comú que s'utilitza actualment. En aquest mètode, els residus es dissolen en àcid fort i després s'extreuen terres rares mitjançant una sèrie de dissolvents.
Usos dels elements de terres rares reciclats:
L'ús d'elements de terres rares reciclats ha augmentat. La majoria dels elements de terres rares s'utilitzen en la producció de catalitzadors i imants. Els elements de terres rares són crítics en la producció d'imants, aliatges, vidre i electrònica d'alt rendiment.
El mètode de fabricació de l'imant de terres rares:
Els elements de terres rares reciclats es poden utilitzar per fer imants de terres rares.Imants de terres raressón forts imants permanents fets d'aliatges d'elements de terres rares. Són els imants permanents més forts, produint camps magnètics més forts que altres tipus d'imants.
Els imants de terres rares com els imants de neodimi es fabriquen principalment mitjançant un procés de metal·lúrgia en pols. En aquest mètode, una composició adequada es polveritza fins a obtenir una pols fina, es compacta i s'escalfa per "sinterització en fase líquida" per induir la densificació. D'aquesta manera es fabriquen imants permanents com la ferrita, el samari cobalt (SmCo) i els imants de neodimi i boro. En conclusió, els elements de terres rares recuperats dels residus es poden utilitzar per fer imants permanents.
