Схема процесса SEEE. Кредит: Ханг Хуа и др.
В недавнем исследовании, опубликованном в Engineering, исследователи из Киотского университета представили новый метод эффективного разделения и переработки редкоземельных элементов (РЗЭ) из отслуживших свой срок магнитов. Этот инновационный процесс, известный как процесс селективной экстракции-испарения-электролиза (СЭЭЭ), обещает значительно продвинуть технологию переработки и поддержать глобальные усилия по достижению углеродной нейтральности.
РЗЭ, в частности неодим (Nd) и диспрозий (Dy), являются важнейшими компонентами высокопроизводительных магнитов, используемых в различных зеленых технологиях, включая электромобили (ЭМ) и ветряные турбины. С ростом спроса на эти технологии эффективная переработка этих критически важных материалов стала решающей. Новый процесс СЭЭЭ удовлетворяет эту потребность, предлагая высокоэффективную и экологически чистую альтернативу традиционным гидрометаллургическим методам.
Исследование, проведенное профессором Тошиюки Нохирой и его командой в Институте передовой энергетики Киотского университета, изучает, как этот новый процесс может преобразовать переработку неодимовых магнитов, которые широко используются в энергоэффективных технологиях. Традиционные методы переработки часто включают сложные и энергоемкие процессы со значительным воздействием на окружающую среду. Напротив, процесс SEEE разработан, чтобы быть более устойчивым и точным.
Процесс SEEE включает три ключевых этапа:
- Селективное извлечение: Используя расплавленную смесь солей, включающую хлорид кальция (CaCl2) и хлорид магния (MgCl2), процесс извлекает РЗЭ из магнитных отходов. Добавление фторида кальция (CaF2) помогает контролировать потери при испарении и повышать эффективность извлечения.
- Селективное испарение: Затем процесс удаляет все оставшиеся экстракционные агенты и побочные продукты, концентрируя РЗЭ.
- Селективный электролиз: Наконец, извлеченные РЗЭ разделяются электрохимически на основе их различных потенциалов образования. Этот шаг позволяет извлекать металлы Nd и Dy высокой чистоты.
Результаты этого исследования многообещающие. Процесс SEEE достиг коэффициентов извлечения 96% для Nd и 91% для Dy, причем оба металла достигают чистоты, превышающей 90%. Такой уровень эффективности и точности в разделении и переработке этих критических элементов является значительным достижением по сравнению с существующими методами.
Последствия этого исследования далеко идущие. Поскольку спрос на электромобили и возобновляемые источники энергии продолжает расти, растет и потребность в эффективных решениях по переработке. Процесс SEEE может сыграть ключевую роль в обеспечении стабильного снабжения РЗЭ, одновременно снижая зависимость от новых горнодобывающих работ, которые часто имеют значительные экологические издержки.
Более того, процесс SEEE не ограничивается переработкой неодимовых магнитов. Исследователи полагают, что его можно адаптировать для других применений, таких как переработка ядерного топлива, расширяя его потенциальное воздействие в различных секторах.
Хотя процесс SEEE продемонстрировал значительный потенциал, исследователи признают, что необходимы дальнейшие технические исследования для его полной интеграции в промышленные приложения. Тем не менее, первоначальные результаты знаменуют собой значительный шаг вперед в области переработки материалов и экологической устойчивости.
Исследование подчеркивает важную роль передовых исследований в разработке решений, соответствующих глобальным экологическим целям. Поскольку мир движется к более устойчивому будущему, такие инновации, как процесс SEEE, имеют решающее значение для преодоления проблем, связанных с переработкой РЗЭ, и поддержки более широкого перехода к технологиям с нулевым выбросом углерода.
Дополнительная информация: Ханг Хуа и др., Высокоэффективный и точный процесс разделения и переработки редкоземельных элементов в расплавленной соли, Инжиниринг (2024). DOI: 10.1016/j.eng.2022.12.013 Предоставлено Engineering
