Hogyan alakíthatja át a zöld gazdaságot egy ritkaföldfém állandó mágnesek újrahasznosítási technikája – Fizika világa

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy-physics-world.jpg" data-caption="Növekedési kilátások Rare-earth permanent magnets are vital for the “green economy”, but with more than 99% scrapped, the potential market for HyProMag’s recycled magnets stretches from wind turbines and computer hard drives to motors in electric cars. (Courtesy (from left): Shutterstock/pedrosala; iStock/madsci; iStock/Aranga87)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy-physics-world.jpg”>

Nemrég az Innovate UK által finanszírozott kereskedelmi küldetésen voltam Kanadában, ahol találkoztam Allan Walton nevű céget társalapító anyagtudós HyProMag. A 2018-ban a Birminghami Egyetemről leválasztott HyProMag kifejlesztett egy technikát a ritkaföldfém mágnesek újrahasznosítására, amelyeket széles körben használnak szélturbinákban, elektromos járművek (EV) motorjaiban és a „zöld gazdaság” más részein.

Miután meghívást kaptam, hogy meglátogassam a HyProMag prototípus újrahasznosító létesítményét a birminghami campuson, láttam, hogy a technológia egy nagyszerű brit sikertörténetté formálódik. Így amikor Fizika Világa Küldte nekem sajtóközleményt bejelentette, hogy a cég a kereskedelmi termelést órakor kezdi meg Tyseley Energy Park 2024 közepén Birminghamben tudtam, hogy az ösztöneim megalapozottak.

Ritkaföldfém állandó mágnesek – ahogy rovatomban leírtam néhány hónappal ezelőtt – olyan elemek ötvözetei, mint a neodímium, szamárium és cérium. A „tiszta energiájú” gazdaságra való átállás teljes lendületében a ritkaföldfémek iránti kereslet nagy. A becslések szerint 2021 és 2040 között a piac hétszeresére nő.

A probléma az, hogy a világ neodímiumának 80-90%-át jelenleg kínai vállalatok állítják elő – vagy azok ellenőrzése alatt állnak. Ez késztette néhány nemzetet, például az Egyesült Államokat megújítják saját állandó mágnesgyártásukat. De a ritkaföldfémek ellátásának egy másik módja az anyagok újrahasznosítása. Ezért olyan érdekes a HyProMag létesítményének küszöbön álló beindítása, különösen azért, mert a folyamata rendkívül energiatakarékos.

Elemek kinyerése

Számos lehetséges módszer létezik a ritkaföldfém-elemek kinyerésére hulladékanyagokból vagy olyan termékekből, amelyek életük végére értek. A legtöbb munka eddig az egyes elemek beszerzésére irányult, először a mágnesek feloldásával, majd a ritkaföldfémek visszanyerésével a folyékony hulladékáramokból, amelyek a mágneskészítési folyamat korai szakaszában újra belépnek az ellátási láncba.

A zöld gazdaság meghajtása: a ritkaföldfémek nélküli mágnesek keresése

Ezt a megközelítést gyakran „hosszú hurkú” újrahasznosításnak nevezik, mivel mindent különféle technikák segítségével lebontanak, és ritkaföldfém-oxidokként nyernek vissza. Ezeket az oxidokat ezután fémekké kell alakítani, mielőtt ötvözetekké öntik, és finom ötvözetporra bontják a mágnesek előállításához. A hosszú hurkú újrahasznosítás fontos, de energiaigényes és költséges folyamat.

A Tyseley-i üzem más megközelítést alkalmaz, mivel a Birminghami Egyetem szabadalmaztatásán alapul Mágneshulladék hidrogén feldolgozása (HPMS) technika. Feldolgozó gázként hidrogént használ, hogy elválasztja a mágneseket a hulladékáramoktól, mint mágnesötvözet por, amely tömöríthető "szinterezett" ritkaföldfém mágnesek. Nem igényel hőt, ez egy viszonylag gyors folyamat, amelyet „rövid hurok” újrahasznosításnak neveznek.

259-ben elképesztően 2021 millió merevlemez-meghajtót szállítottak ki, tehát az újrahasznosított mágnesek piaca óriási.

Amikor tavaly körülnéztem a cég prototípus vonalán, észrevettem, hogy képes újrahasznosítani a számítógépekben található merevlemezeket (HDD). Minden lemez akár 16 g mágneses anyagot is tartalmazhat, amelynek körülbelül egynegyede ritkaföldfém elem. Ez csak egy töredéke a lemez teljes tömegének, de ahogy emlékezni fogsz rá, hogy rámutatott259-ben elképesztő 2021 millió HDD-t szállítottak ki, tehát a piac óriási.

A HyProMag gyártási módszere szerint egy mágneses térérzékelőkkel rendelkező robot először azonosítja a HDD motorjának helyét, amely a rendkívül fontos ritkaföldfém állandó mágnest tartalmazza. A motort tartalmazó részt ezután levágják, a lemez többi részét pedig hagyományos újrahasznosításra küldik. A motorszakaszt végül HPMS technikával atmoszférikus nyomáson és szobahőmérsékleten hidrogénnek teszik ki.

[Beágyazott tartalmat]

Meglepő módon a ritkaföldfém-mágnesek – jellemzően neodímium, vas és bór ötvözetei (NdFeB) – egyszerűen szétesnek, és porrá alakulnak. Láttam videók a folyamatról és olyan, mintha valami rozsdásodást néznénk. Lényeges, hogy a por demagnetizálódik, így a mágnesen lévő bármilyen bevonat leválik a mágnesek felületéről, és könnyen szétválasztható.

Az extrahált NdFeB port ezután szitáljuk a szennyeződések eltávolítására, mielőtt új mágneses anyagokká vagy ritkaföldfém-ötvözetekké dolgoznák fel. A HyProMag számításai szerint a folyamat 15%-kal kevesebb energiát igényel, mint amennyi a ritkaföldfém mágnesek elsődleges forrásból történő előállításához szükséges, ami lenyűgöző. Már több mint 3000 új ritkaföldfém mágnest gyártott kísérleti üzemében a projektpartnerek és a potenciális ügyfelek számára, a mágneseket pedig az autóipar, a repülőgépipar és az elektronikai szektor számos alkalmazásában tesztelték.

Gyártási ígéretek

A cég azonban túl akar lépni a próbaidőszakon, és a mágnesek mennyiségi szállítójává szeretne válni. Ezért olyan fontos a Tyseley-féle méretű üzem. A vállalat úgy számol, hogy kezdetben évente akár 20 tonna ritkaföldfém mágnest és ötvözetet is képes lesz feldolgozni – végül ennek ötszörösét. A HyProMag további létesítményeket is tervez Németországban és az Egyesült Államokban.

A technológia ígéretes, mert nagyon sok termék tartalmaz ritkaföldfém-mágneseket, de amikor leselejtezik őket, a mágnesek feldarabolódnak és széttörnek. A keletkező por mágneses marad, hozzátapad a vashulladékhoz és a növényi komponensekhez, de a mágnesek kevesebb mint 1%-a kerül újrahasznosításra. A HyProMag azonban hatékonyan tudja eltávolítani ezt az anyagot, mielőtt felaprítaná, és máris számos gazdaságilag életképes hulladékforrást keres.

„Nehéz látni a ritkaföldfém-mágnesek nagyszabású újrahasznosítását hatékony elválasztási eljárás, például HPMS nélkül” – mondja Walton. "A jelenlegi kísérleti sorozat lehetővé teszi, hogy akár két tonna selejt alkalmazását dolgozzuk fel egyetlen menetben, a kereskedelmi üzemet úgy méretezték, hogy sokkal nagyobb tételméreteket tegyen lehetővé." A betöltés és a por eltávolítása a cég állítása szerint akár négy óra alatt is elvégezhető.

Ahogy a ritkaföldfémek iránti kereslet növekszik, és a rendelkezésre álló használt mágneses anyagok mennyisége is növekszik, az ilyen mágnesek újrahasznosítása egyre nagyobb lehetőséggé és életképes folyamattá válik. Nézzük csak az elektromos járművek ágazatának növekedését: egy tipikus villanymotorban 2-5 kg ​​mágneses anyag van, és az elektromos járművek világszintű értékesítése 65-ra várhatóan évi 2030 millióra emelkedik a piackutató cég szerint. IHS Markit.

[Beágyazott tartalmat]

A ritkaföldfémek másik hatalmas forrása a szélturbinák, amelyek közül sok évtizedes használat után az élete végéhez ér. Generátoraik megawatt generátorkapacitásonként akár 650 kg ritkaföldfémet is tartalmaznak. Tekintettel arra, hogy az Egyesült Királyság célja, hogy 75-re akár 2050 GW tengeri szélkapacitást is elérjen, az elkövetkező években közel 50,000 XNUMX tonna ritkaföldfém-mágnes lesz. Martyn Cherrington az Innovate UK-tól, aki azt üzemelteti Kör alakú kritikus anyagok ellátási lánca (KLÍMA) program.

Az ilyen hosszú távú lehetőségek gyakran kormányzati támogatást igényelnek – és ez alól a ritkaföldfém állandó mágnesek újrahasznosítása sem volt kivétel. Valójában a HyProMag munkája mögött meghúzódó alapkutatások sok évvel azelőtt kezdődtek, hogy leváltották volna. A vállalat pénzügyi támogatásban is részesült számos forrásból, köztük az Egyesült Királyság kutatási és innovációs részlegétől Az elektromos forradalom hajtása program, az Európai Unió és a magánbefektetők.

2023-ban a HyProMag Kft megvásárolták a kanadai cégtől Maginito, amely a Mkango erőforrások – az Egyesült Királyság és Kanada tőzsdén jegyzett ásványkutató és -fejlesztő cég. Mkango egyértelműen látta a HyProMag újrahasznosítási és mágnesgyártási technológiájában rejlő lehetőségeket. Ez egy nagyszerű brit sikertörténet, amely hatalmas, hosszú távú globális potenciált rejthet a körforgásos gazdaság számára.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy/