Элементы редкой земли «секретный соус» многочисленных предварительных материалов для энергии, транспорт, оборона и коммуникационные программы. Их самая большая польза для экологически чистой энергии в постоянных магнитах, которые сохраняют магнитные свойства даже в отсутствии наводя поля или настоящий.
Ramesh Bhave национальной лаборатории Oak Ridge со-изобрело процесс для того чтобы взять высокочистые элементы редкой земли от сдаватьых в утиль магнитов жестких дисков компьютера (показанных здесь) и других отходов пост-потребителя. Кредит: Карлос Джонс/лаборатория Oak Ridge национальная, отдел США. энергии
Теперь, исследователи министерства энергетики США изобретали процесс для извлечения элементов редкой земли от сдаватьых в утиль магнитов используемых жестких дисков и других источников. Они патентовали и масштабированный вверх процесс в демонстрациях лаборатории и работают с технологиями момента лицензии ORNL Даллас для того чтобы масштабировать процесс дальше для произведения коммерчески серий окисей редкой земли.
«Мы начинали с низким энергопотреблением, рентабельный, экологически дружелюбный процесс для того чтобы взять ценные критические материалы,» сказал со-изобретателю Ramesh Bhave лаборатории Oak Ridge ЛАНИ национальной, которая водит технологии мембраны объединяется в команду в разделении химических наук ORNL. «Улучшение над традиционными процессами, которые требуют объектов с большим произведенными следом ноги, высокими столицей и производственными затратами и большое количество отхода.»
Постоянные магниты помогают жестким дискам компьютера прочитать и написать данные, двигатели которые двигают гибридные и электрические автомобили, ветротурбины пар с генераторами для того чтобы сделать электричество, и смартфоны голевой передачи для того чтобы перевести электрические сигналы в звук.
Через запатентованный процесс, магниты растворены в азотноводородной кислоте, и решение непрерывно кормится через мембраны полимера модуля поддерживая. Мембраны содержат пористые волокна с продольно-воздушным каналом с экстрагентом который служит как химический «гаишник» видов; он создает выборочный барьер и позволяет единственным элементам редкой земли пройти до конца. Редк-земл-богатое решение собранное с другой стороны более добавочно обработано для того чтобы произвести окиси редкой земли на очищенностях превышая 99,5%.
Магниты исходного сырья для проекта пришли от разнообразных источников всемирно. Тим McIntyre ORNL, которое водит проект CMI начиная робототехническую технологию для извлечения магнитов от жестких дисков, при условии некоторые. Металлы Wistron и Okon, оба из Техаса, и материалы Grishma особенные, Индии, при условии другие. Самые большие магниты пришли от машин MRI, которые используют 110 фунтов (50 килограммов) магнитов неодими-утюг-бора. Кредит: Карлос Джонс/лаборатория Oak Ridge национальная, отдел США. энергии
Это замечательный принимать что типично, 70% из постоянного магнита утюг, который нет элемента редкой земли. «Мы можем существенно исключить утюг совершенно и взять только редкие земли,» Bhave сказало. Извлечение желаемых элементов без со-извлекая нежелательных одних значит что меньше отхода создан которому будет нужно идущие дальше по потоку обработка и избавление.
Сторонники работы включают институт критических материалов ЛАНИ, или CMI, для исследования разъединений и офиса ЛАНИ переходов технологии, или OTT, для отростчатого масштаба-вверх. ORNL основывая член команды CMI, эпицентр деятельности нововведения энергии ЛАНИ приведенный лабораторией Ames ЛАНИ и, который управленный предварительный изготовляя офис. Bhave «минируя» кислотного решения с выборочными мембранами присоединяется к другим многообещающим технологиям CMI для брать редкие земли, включая простой процесс который задавливает и обрабатывает магниты и бескислотную альтернативу.
Индустрия зависит от критических материалов, и научное сообщество начинает процессы для того чтобы повторно использовать их. Однако, никакой коммерциализированный процесс не повторно использует чистые элементы редкой земли от магнитов электронн-отхода. Это огромная упущенная возможность рассматривая 2,2 миллиарда персональные компьютеры, планшеты и ожидано, что грузят мобильные телефоны всемирно в 2019, согласно Gartner. «Весь из этих приборов имеют магниты редкой земли в их,» Bhave заметили.
Проект Bhave, который начал в 2013, усилие команды. Джон Klaehn и Эрик Peterson лаборатории Айдахо ЛАНИ национальной сотрудничали в предыдущем участке исследования сфокусированного на химии, и Ananth Iyer, профессор в университете Purdue, позже определило техническое и экономическое обоснование масштаба-вверх. На ORNL, бывшие постдокторанты Daejin Ким и Vishwanath Deshmane изучили развитие и масштаб-вверх разъединений отростчатое, соответственно. Команда ORNL Bhave настоящая, состоя из Дейл Адкок, Pranathi Gangavarapu, ислам Syed, Ларри Пауэлл и Priyesh Wagh, фокусирует на шкалировании вверх по процессу и работе с партнерами индустрии которые коммерциализируют технология.
Обеспечить редкие земли смогл быть взят через широкий спектр исходных сырий, исследователей подвергл магниты менять состав-от источников включая жесткие диски, магниторезонансные отображая машины, сотовые телефоны и гибрид автомобил-к процессу.
Большинств элементы редкой земли lanthanides, элементы с атомными номерами между 57 и 71 в периодической таблице. «Экспертиза ORNL большущая в химии лантаноида дала нас огромное дает толчек,» Bhave сказало. «Мы начали посмотреть химии и пути лантаноида которыми lanthanides выборочно извлечены.»
Над 2 летами, исследователи портняжничали химию мембраны для того чтобы оптимизировать спасение редких земель. Теперь, их процесс берет больше чем 97% из элементов редкой земли.
На сегодняшний день проект Bhave повторно используя приводил в патенте и 2 изданиях (здесь и здесь) документируя спасение элемент-неодимия редкой земли 3, празеодима и диспрози-как смесь окисей.
Второй участок разъединений начал в июле 2018 с усилием отделить диспрозий от неодимия и празеодима. Смесь 3 надувательств окисей для $50 килограмм. Если диспрозий смог быть отделен от смеси, то своя окись смогла быть продана на 5 времен как много.
Участок программы второй также исследует если процесс ORNL основной для отделять редкие земли можно начать для отделять другие элементы в-требования от литий-ионных аккумуляторов. «Предполагаемый высокий рост электротранспортов идет требовать огромного количества лития и кобальт,» Bhave сказало.
Промышленные усилия необходимы для того чтобы раскрыть процесс ORNL в рынок, финансированный над 2 летами фондом коммерциализации технологии OTT ЛАНИ, начали в феврале 2019.
Цель взять сотни килограммов окисей редкой земли каждый месяц и утвердить, проверить и аттестовать что изготовители смогли использовать повторно использованные материалы для того чтобы сделать магниты соответствующие к тем сделали с девственными материалами.
Офис ЛАНИ предварительный изготовляя, часть офиса выхода по энергии и возобновляющая энергия, финансированного этому исследованию через CMI, которое было установлены, что разнообразило поставку, начало замены, улучшило повторное пользование и повторно использовать и проводило crosscutting исследование критических материалов. ORNL предусмотрело стратегическое направление для этих областей в виду того что CMI начало в 2013. Это включает обеспечивать руководителей для зон фокуса и проекты это привело к новым нововведениям в повторно использовать сплавов и магнита алюмини-церия.
Источник: ORNL
Video
