Mae elfennau prin y ddaear yn hanfodol i'w defnyddio mewn technoleg fodern ac maent yn gydrannau allweddol yn y rhan fwyaf o gynhyrchion electronig. Er gwaethaf pwysigrwydd elfennau daear prin, dim ond tua 1 y cant ohonynt sy'n cael eu hadennill o'r cynnyrch terfynol, ac mae'r gweddill yn cael ei drawsnewid yn wastraff.
Bu heriau diweddar wrth ddatblygu prosesau adfer elfennau daear prin effeithlon. Bydd yr erthygl hon yn trafod gwahanol ddulliau o adennill elfennau daear prin ac yn dangos ei bod yn bosibl adennill elfennau daear prin o wastraff i wneud magnetau parhaol.
Cymhwyso elfennau daear prin:
Mae elfennau prin y ddaear, a elwir hefyd yn fetelau daear prin, yn grŵp o 17 o wahanol elfennau, pob un â nodwedd gorfforol nodweddiadol debyg: metelau trwm meddal ariannaidd-gwyn. Mae scandium ac yttrium hefyd yn elfennau daear prin oherwydd eu bod i'w cael yn yr un dyddodion â'r rhan fwyaf o lanthanidau ac yn arddangos priodweddau cemegol tebyg, ond maent yn wahanol yn electronig ac yn magnetig. Mae gan bob elfen daear prin gymwysiadau a defnyddiau amrywiol.
Dyma rai o'u ceisiadau:
1. Defnyddir aloion scandium wrth weithgynhyrchu cydrannau awyrofod ac olrheinwyr gwres ymbelydrol mewn purfeydd olew.
2. Defnyddir Yttrium wrth gynhyrchu lensys camera a lensys telesgop plygiannol.
3. Defnyddir Promethium i wneud batris ceir.
4. Defnyddir Samarium i weithgynhyrchu laserau, dal niwtronau, a rhodenni rheoli mewn adweithyddion niwclear.
5. Mae cymwysiadau eraill o elfennau daear prin yn cynnwys cynhyrchu gyriannau disg caled, magnetau, peiriannau pelydr-X, lampau halid metel, technoleg ffibr optig, bylbiau golau LED, ac ati.
Gwastraff a all gynnwys elfennau pridd prin
Mae elfennau daear prin yn llygryddion sy'n dod i'r amlwg sy'n peri risg i'r amgylchedd oherwydd eu defnydd cynyddol mewn gwahanol gymwysiadau technolegol. Mae e-wastraff yn parhau i fod yn ffynhonnell sylweddol o lygredd elfennau daear prin. Mae hyn oherwydd bod e-wastraff yn cynnwys crynodiadau uchel o elfennau daear prin, sy'n aml yn cael eu gwaredu mewn ffyrdd anniogel ac sy'n niweidiol i'r amgylchedd.
Ailgylchu elfennau daear prin:
Mae metelau daear prin yn gydrannau hanfodol iawn sy'n bresennol mewn gwahanol gynhyrchion defnyddwyr megis magnetau parhaol, cerbydau trydan, ffonau smart, ac ati Mae'n digwydd yn naturiol yn y mwyn fel cymysgedd a rhaid ei buro cyn ei ddefnyddio. Mae elfennau pridd prin yn ddrud i'w cloddio, felly mae'n rhatach ailgylchu elfennau pridd prin sydd wedi'u prosesu'n ddeunyddiau. Er gwaethaf eu gallu i gael eu hailddefnyddio, dim ond unwaith y caiff cynhyrchion prin sy'n cynnwys y ddaear eu defnyddio a'u taflu. Bydd ailgylchu elfennau daear prin yn darparu cyflenwad cyson o fetelau daear prin i weithgynhyrchwyr tra'n lleihau gwastraff a'r baich amgylcheddol sylweddol y mae'n ei greu. Mae e-wastraff yn ffynhonnell fawr o elfennau daear prin.
Mae datblygiadau diweddar mewn technoleg ailgylchu wedi ei gwneud hi'n fwy ymarferol echdynnu elfennau pridd prin o'r deunyddiau hyn. Er enghraifft, mae gan Japan rai gweithfeydd ailgylchu ar waith, ac amcangyfrifir bod 300,{1}} tunnell o fetelau daear prin yn cael eu storio mewn electroneg nas defnyddir. Hefyd, yn Ffrainc, mae ymdrechion ar y gweill i adeiladu dwy ffatri a fydd yn cynhyrchu 200 tunnell o fetelau daear prin y flwyddyn o lampau fflwroleuol ail-law, batris a magnetau. Yn ogystal, mae glo a sgil-gynhyrchion yn ffynonellau posibl o elfennau allweddol, gan gynnwys elfennau daear prin yr amcangyfrifir eu bod yn cynhyrchu tua 50 miliwn tunnell o elfennau daear prin.
Dull adennill elfennau daear prin:
Mae datblygu strategaeth effeithiol a darbodus ar gyfer adferiad REE yn dibynnu ar wahanol ffactorau, gan gynnwys prisiau nwyddau, maint y dyddodion, costau gwaredu, a pheryglon posibl.
Dulliau ar gyfer adennill elfennau daear prin o electroneg gwastraff yn y rhan fwyaf o wledydd datblygedig yw:
1. Mae'r teclyn yn cael ei dorri a'i falu i ffurf powdr, y mae'r cydrannau sylfaenol, yr elfennau daear prin, yn cael eu tynnu ohono.
2. Mae dulliau pyrometallurgical yn gwahanu gwastraff electronig trwy wresogi elfennau i dymheredd uchel iawn. Mae'r dull hwn yn gofyn am lawer o egni.
3. Mae echdynnu hylif-hylif yn ddull cyffredin arall a ddefnyddir heddiw. Yn y dull hwn, mae'r gwastraff yn cael ei hydoddi mewn asid cryf ac yna mae pridd prin yn cael ei echdynnu gan ddefnyddio ystod o doddyddion.
Defnydd o elfennau pridd prin wedi'u hailgylchu:
Mae'r defnydd o elfennau daear prin wedi'u hailgylchu wedi cynyddu. Defnyddir y rhan fwyaf o elfennau daear prin wrth gynhyrchu catalyddion a magnetau. Mae elfennau prin y ddaear yn hanfodol wrth gynhyrchu magnetau, aloion, gwydr ac electroneg perfformiad uchel.
Mae'r dull gweithgynhyrchu omagnet daear prin:
Gellir defnyddio elfennau daear prin wedi'u hailgylchu i wneud magnetau daear prin. Mae magnetau daear prin yn magnetau parhaol cryf wedi'u gwneud o aloion elfennau daear prin. Nhw yw'r magnetau parhaol cryfaf, gan gynhyrchu meysydd magnetig cryfach na mathau eraill o magnetau.
Mae magnetau daear prin fel magnetau neodymium yn cael eu cynhyrchu'n bennaf gan broses meteleg powdr. Yn y dull hwn, caiff cyfansoddiad addas ei falurio i bowdr mân, ei gywasgu a'i gynhesu gan "sintering cyfnod hylif" i gymell dwysáu. Gwneir magnetau parhaol fel ferrite, samarium cobalt (SmCo), a magnetau boron haearn neodymium fel hyn. I gloi, gellir defnyddio elfennau daear prin a adferwyd o wastraff i wneud magnetau parhaol.