November 16, 2019
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%.
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