العناصر الأرضية النادرة ضرورية للاستخدام في التكنولوجيا الحديثة وهي مكونات أساسية في معظم المنتجات الإلكترونية. على الرغم من أهمية العناصر الأرضية النادرة ، يتم استرداد حوالي 1 في المائة فقط من المنتج النهائي ، ويتم تحويل الباقي إلى نفايات.
كانت هناك تحديات حديثة في تطوير عمليات فعالة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة. ستناقش هذه المقالة طرقًا مختلفة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة وتظهر أنه من الممكن استعادة العناصر الأرضية النادرة من النفايات لصنع مغناطيس دائم.
تطبيق العناصر الأرضية النادرة:
العناصر الأرضية النادرة ، والمعروفة أيضًا باسم المعادن الأرضية النادرة ، هي مجموعة من 17 عنصرًا مختلفًا ، لكل منها خاصية فيزيائية متشابهة: معادن ثقيلة بيضاء فضية ناعمة. يعتبر سكانديوم والإيتريوم أيضًا من العناصر الأرضية النادرة لأنهما موجودان في نفس الرواسب مثل معظم اللانثانيدات ويظهران خصائص كيميائية متشابهة ، لكنهما يختلفان إلكترونياً ومغناطيسياً. كل عنصر أرضي نادر له تطبيقات واستخدامات مختلفة.
فيما يلي بعض تطبيقاتهم:
1. تستخدم سبائك سكانديوم في تصنيع مكونات الفضاء الجوي وأجهزة تتبع الحرارة المشعة في مصافي النفط.
2. يستخدم الإيتريوم في تصنيع عدسات الكاميرا وعدسات التلسكوب العاكسة.
3. يستخدم البروميثيوم لصنع بطاريات السيارات.
4. يستخدم السماريوم في صناعة الليزر ، وأسر النيوترونات ، وقضبان التحكم في المفاعلات النووية.
5. التطبيقات الأخرى للعناصر الأرضية النادرة تشمل تصنيع محركات الأقراص الصلبة ، والمغناطيس ، وآلات الأشعة السينية ، ومصابيح الهاليد المعدنية ، وتكنولوجيا الألياف الضوئية ، ومصابيح الإضاءة LED ، إلخ.
النفايات التي قد تحتوي على عناصر أرضية نادرة
العناصر الأرضية النادرة هي ملوثات ناشئة تشكل خطراً على البيئة بسبب زيادة استخدامها في التطبيقات التكنولوجية المختلفة. تظل النفايات الإلكترونية مصدرًا مهمًا لتلوث العناصر الأرضية النادرة. وذلك لأن النفايات الإلكترونية تحتوي على تركيزات عالية من العناصر الأرضية النادرة ، والتي غالبًا ما يتم التخلص منها بطرق غير آمنة وضارة بالبيئة.
إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة:
تعد المعادن الأرضية النادرة مكونات بالغة الأهمية موجودة في منتجات استهلاكية مختلفة مثل المغناطيس الدائم ، والمركبات الكهربائية ، والهواتف الذكية ، وما إلى ذلك. وهي تحدث بشكل طبيعي في الخام كمزيج ويجب تنقيتها قبل الاستخدام. العناصر الأرضية النادرة غالية الثمن بالنسبة للتعدين ، لذلك من الأرخص إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة التي تمت معالجتها وتحويلها إلى مواد. على الرغم من إمكانية إعادة استخدامها ، إلا أن المنتجات النادرة المحتوية على الأرض تستخدم مرة واحدة فقط ويتم التخلص منها. ستوفر إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة للمصنعين إمدادًا ثابتًا بالمعادن الأرضية النادرة مع تقليل النفايات والعبء البيئي الكبير الذي تخلقه. النفايات الإلكترونية هي مصدر رئيسي للعناصر الأرضية النادرة.
جعلت التطورات الحديثة في تكنولوجيا إعادة التدوير من المجدي أكثر لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من هذه المواد. على سبيل المثال ، يوجد في اليابان بعض مصانع إعادة التدوير قيد التشغيل ، ويتم تخزين ما يقدر بنحو 300 ، 000 طن من المعادن الأرضية النادرة في إلكترونيات غير مستخدمة. أيضًا ، في فرنسا ، تُبذل الجهود لبناء مصنعين ينتجان 200 طن من المعادن الأرضية النادرة سنويًا من مصابيح الفلوريسنت المستعملة والبطاريات والمغناطيس. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الفحم والمنتجات الثانوية مصادر محتملة للعناصر الرئيسية ، بما في ذلك العناصر الأرضية النادرة التي يُقدر أنها تنتج حوالي 50 مليون طن من العناصر الأرضية النادرة.
طريقة استعادة عنصر الأرض النادرة:
يعتمد تطوير استراتيجية فعالة واقتصادية لاسترداد العناصر الأرضية النادرة على عوامل مختلفة ، بما في ذلك أسعار السلع ، وحجم الودائع ، وتكاليف التخلص ، والمخاطر المحتملة.
طرق استعادة العناصر الأرضية النادرة من نفايات الإلكترونيات في معظم البلدان المتقدمة هي:
1. يتم تقطيع الأداة وطحنها إلى شكل مسحوق ، حيث يتم استخلاص المكونات الأساسية ، العناصر الأرضية النادرة.
2. طرق المعالجة المعدنية الحرارية تفصل النفايات الإلكترونية عن طريق عناصر التسخين إلى درجات حرارة عالية جدًا. تتطلب هذه الطريقة الكثير من الطاقة.
3. استخراج السائل السائل هو طريقة أخرى شائعة الاستخدام اليوم. في هذه الطريقة ، يتم إذابة النفايات في حمض قوي ثم يتم استخلاص التربة النادرة باستخدام مجموعة من المذيبات.
استخدامات العناصر الأرضية النادرة المعاد تدويرها:
زاد استخدام العناصر الأرضية النادرة المعاد تدويرها. تُستخدم معظم العناصر الأرضية النادرة في إنتاج المحفزات والمغناطيسات. تعتبر العناصر الأرضية النادرة أمرًا بالغ الأهمية في إنتاج المغناطيسات عالية الأداء والسبائك والزجاج والإلكترونيات.
طريقة تصنيعمغناطيس أرضي نادر:
يمكن استخدام العناصر الأرضية النادرة المعاد تدويرها لصنع مغناطيسات أرضية نادرة. المغناطيسات الأرضية النادرة عبارة عن مغناطيسات دائمة قوية مصنوعة من سبائك العناصر الأرضية النادرة. إنها أقوى مغناطيس دائم ، وتنتج مجالات مغناطيسية أقوى من الأنواع الأخرى من المغناطيس.
يتم تصنيع مغناطيسات الأرض النادرة مثل مغناطيس النيوديميوم بشكل أساسي عن طريق عملية تعدين المسحوق. في هذه الطريقة ، يتم سحق التركيبة المناسبة إلى مسحوق ناعم ، وضغطها ، وتسخينها بواسطة "تلبيد الطور السائل" للحث على التكثيف. يتم تصنيع المغناطيس الدائم مثل الفريت والكوبالت السماريوم (SmCo) ومغناطيس البورون من الحديد النيوديميوم بهذه الطريقة. في الختام ، يمكن استخدام العناصر الأرضية النادرة التي يتم استردادها من النفايات لصنع مغناطيس دائم.