Как технология переработки редкоземельных постоянных магнитов может изменить «зеленую» экономику

<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="Перспективы роста Редкоземельные постоянные магниты жизненно важны для «зеленой экономики», но, поскольку более 99% из них утилизированы, потенциальный рынок для переработанных магнитов HyProMag простирается от ветряных турбин и жестких дисков компьютеров до двигателей в электромобилях. (С разрешения (слева направо): Shutterstock/pedrosala; iStock/madsci; iStock/Aranga87)» title=»Нажмите, чтобы открыть изображение во всплывающем окне» href=»https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03 /как-техника-переработки-редкоземельных-постоянных-магнитов-может-преобразовать-зеленую-экономику-физику-мир.jpg»>

Недавно я отправился с торговой миссией в Канаду, финансируемую Innovate UK, где я встретил Аллан Уолтон – ученый-материаловед, соучредитель компании под названием Хайпромаг. Компания HyProMag, выделенная из Университета Бирмингема в 2018 году, разработала технологию переработки редкоземельных магнитов, которые широко используются в ветряных турбинах, двигателях электромобилей (EV) и других компонентах «зеленой экономики».

Когда меня пригласили посетить предприятие по переработке прототипов HyProMag в кампусе Бирмингема, я увидел, что эта технология обещает стать большой историей успеха в Великобритании. Так когда Мир физики отправил мне пресс-релиз объявляя, что компания должна начать коммерческое производство на Энергетический парк Тайсли в Бирмингеме к середине 2024 года я понял, что мои инстинкты вполне обоснованы.

Редкоземельные постоянные магниты – как я описал в своей колонке несколько месяцев спустя – представляют собой сплавы таких элементов, как неодим, самарий и церий. В условиях, когда переход к «чистой энергетике» сейчас идет полным ходом, спрос на редкоземельные элементы высок. По оценкам, в период с 2021 по 2040 год рынок вырастет в семь раз.

Проблема в том, что около 80–90% мирового неодима в настоящее время производится (или контролируется) китайскими компаниями. Это побудило некоторые страны, такие как США, модернизировать собственное производство постоянных магнитов. Но еще один способ обеспечить поставки редкоземельных металлов — это переработка материалов. Вот почему предстоящий запуск установки HyProMag так интересен, особенно потому, что ее процесс очень энергоэффективен.

Извлечение элементов

Существует множество возможных методов извлечения редкоземельных элементов из отходов или продуктов, срок эксплуатации которых истек. Большая часть работы до сих пор была сосредоточена на получении отдельных элементов путем сначала растворения магнитов, а затем извлечения редкоземельных элементов из потоков жидких отходов, которые повторно попадают в цепочку поставок на ранних этапах процесса изготовления магнитов.

Активизация зеленой экономики: поиск магнитов без редкоземельных элементов

Этот подход часто называют «длинной петлей» переработки, поскольку все разлагается с использованием различных методов и восстанавливается в виде оксидов редкоземельных элементов. Эти оксиды затем необходимо преобразовать в металлы, а затем отлить в сплавы и разбить на мелкий порошок сплава для изготовления магнитов. Переработка с длинным циклом — важный, но энергоемкий и дорогостоящий процесс.

Завод в Тайсли использует другой подход, основанный на запатентованной технологии Бирмингемского университета. Водородная переработка магнитного лома (HPMS) метод. Он использует водород в качестве технологического газа для отделения магнитов от потоков отходов в виде порошка магнитного сплава, который можно компактировать в «спеченный» редкоземельные магниты. Не требующий нагрева, это относительно быстрый процесс, получивший название «переработка с коротким циклом».

В 259 году было поставлено ошеломляющее количество жестких дисков — 2021 миллионов, поэтому рынок переработанных магнитов огромен.

Когда я просматривал линейку прототипов компании в прошлом году, я заметил, что она может перерабатывать жесткие диски (HDD), установленные в компьютерах. Каждый диск может содержать до 16 г магнитного материала, около четверти которого составляют редкоземельные элементы. Это лишь небольшая часть общей массы диска, но как вы помните, я указывалВ 259 году было поставлено ошеломляющее количество жестких дисков — 2021 миллионов, поэтому рынок огромен.

Метод производства HyProMag предполагает, что робот с датчиками магнитного поля сначала определяет местоположение двигателя жесткого диска, который содержит крайне важный редкоземельный постоянный магнит. Затем участок с мотором отрубают, а оставшуюся часть диска отправляют на традиционную переработку. Наконец, секция двигателя подвергается воздействию водорода при атмосферном давлении и комнатной температуре с помощью метода HPMS.

[Встраиваемое содержимое]

Удивительно, но редкоземельные магниты – обычно это сплавы неодима, железа и бора (NdFeB) – просто распадаются на части, образуя порошок. я видел видео процесса и это все равно, что наблюдать, как что-то ржавеет. Важно отметить, что порошок размагничивается, поэтому любые покрытия на магните отслаиваются от поверхности магнитов и их можно легко отделить.

Извлеченный порошок NdFeB затем просеивается для удаления примесей перед повторной переработкой в ​​новые магнитные материалы или редкоземельные сплавы. HyProMag считает, что этот процесс требует на 15% меньше энергии, чем необходимо для изготовления редкоземельных магнитов из первичных источников, что впечатляет. На своем пилотном заводе компания уже произвела более 3000 новых редкоземельных магнитов для партнеров по проекту и потенциальных клиентов, причем магниты были протестированы в широком спектре применений в автомобильной, аэрокосмической и электронной отраслях.

Производственные обещания

Но компания хочет пройти этап испытаний и стать оптовым поставщиком магнитов. Вот почему так важен масштабный завод в Тайсли. Компания рассчитывает, что первоначально она сможет перерабатывать до 20 тонн редкоземельных магнитов и сплавов в год, а со временем и в пять раз больше. HyProMag также планирует открыть дополнительные мощности в Германии и США.

Технология многообещающая, поскольку многие продукты содержат редкоземельные магниты, но когда их утилизируют, магниты измельчаются и распадаются. Полученный порошок остается магнитным, прилипая к металлолому и компонентам оборудования, но менее 1% магнитов перерабатывается. Однако HyProMag может эффективно удалить этот материал до его измельчения и уже ищет разнообразные экономически выгодные источники лома.

«Трудно представить масштабную переработку редкоземельных магнитов без эффективного процесса разделения, такого как HPMS», — говорит Уолтон. «Существующая пилотная линия позволяет нам перерабатывать до двух тонн лома за один проход, а коммерческое предприятие масштабируется так, чтобы можно было производить партии гораздо большего размера». Загрузка для удаления порошка может быть произведена, как утверждает компания, всего за четыре часа.

Поскольку спрос на редкоземельные элементы растет, а количество доступных подержанных магнитных материалов также растет, переработка таких магнитов становится все более перспективной и все более жизнеспособным процессом. Достаточно взглянуть на рост сектора электромобилей: типичный электродвигатель содержит 2–5 кг магнитного материала, а мировые продажи электромобилей, как ожидается, вырастут до 65 миллионов в год к 2030 году, по данным исследовательской компании. IHS Markit.

[Встраиваемое содержимое]

Еще одним огромным источником редкоземельных элементов являются ветряные турбины, срок службы многих из которых подходит к концу после десятилетий использования. Их генераторы содержат до 650 кг редких земель на мегаватт генераторной мощности. Учитывая, что Великобритания стремится к 75 году иметь мощность морской ветровой энергии до 2050 ГВт, в ближайшие годы у нее будет почти 50,000 XNUMX тонн редкоземельных магнитов. Мартин Черрингтон от Innovate UK, которая управляет своим Цепочка поставок циркулярных критически важных материалов (КЛИМАТ).

Такие долгосрочные возможности часто нуждаются в государственной поддержке – и переработка редкоземельных постоянных магнитов не стала исключением. Действительно, фундаментальные исследования, лежащие в основе работы HyProMag, начались за много лет до того, как она была выделена. Компания также получила финансовую поддержку из ряда источников, включая Британский исследовательский и инновационный центр. Движение электрической революции программа, Европейский Союз и частные инвесторы.

В 2023 году ООО «ХайПроМаг» куплен канадской фирмой Маджинито, которая является частью Ресурсы Мканго – компания по разведке и разработке полезных ископаемых, акции которой котируются на фондовых биржах Великобритании и Канады. Мканго ясно увидел потенциал технологии переработки и производства магнитов HyProMag. Это замечательная история успеха Великобритании, которая может иметь огромный долгосрочный глобальный потенциал для экономики замкнутого цикла.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy/