Seltene Erdelemente sind- die „geheime Soße“ des zahlreichen fortgeschrittenen Werkstoffs für Energie, Transport, Verteidigung und Kommunikationsanwendungen. Ihr größter Gebrauch für saubere Energie ist in den dauerhaften Magneten, die magnetische Eigenschaften sogar in Ermangelung eines Veranlassungsfeldes oder gegenwärtig behalten.
Eiche Ridge National Laboratorys Ramesh Bhave mit-erfand einen Prozess, um sich von hohem Reinheitsgrad von ausrangierten Magneten von den Festplattenlaufwerken des Computers (hier gezeigt) und von anderen Nachverbraucherabfällen zu erholen seltene Erdelemente. Kredit: Carlos Jones /Oak Ridge National Laboratory, US-Abt. von Energie
Jetzt haben US-Energieministeriumforscher einen Prozess erfunden, um seltene Erdelemente von den ausrangierten Magneten von benutzten Festplattenlaufwerken und von anderen Quellen zu extrahieren. Sie haben und den Prozess in den Labordemonstrationen oben eingestuft patentiert und arbeiten mit Impuls-Technologien Lizenznehmer ORNLS von Dallas, um den Prozess weiter einzustufen, um Handelsreihen von seltene Erdoxiden zu produzieren.
„Wir haben ein Energiesparendes entwickelt, kosteneffektiv, der umweltfreundliche Prozess, zum von hochwertigen kritischen Materialien wieder herzustellen,“ sagte Miterfinder Ramesh Bhave der Eiche Ridge National Laboratory der DAMHIRSCHKUH, die das Membrantechnologieteam in der chemische Wissenschafts-Abteilung ORNLS führt. „Es ist eine Verbesserung über traditionellen Prozessen, die Anlagen mit einem großen Abdruck erfordern, hohen Kapital- und Betriebskosten und eine große Menge Abfall erzeugt.“
Dauerhafte Magneten helfen Festplattenlaufwerken des Computers zu lesen und Daten zu schreiben, Antriebsmotoren, die Kreuzung und Elektroautos, Paarwindkraftanlagen mit Generatoren bewegen, um Strom und Vorlage Smartphones elektrische Signale in Ton übersetzen zu lassen.
Durch den patentierten Prozess werden Magneten in der Salpetersäure aufgelöst, und die Lösung wird ununterbrochen durch Membranen eines Unterstützungspolymers des Moduls eingezogen. Die Membranen enthalten poröse Hohlfasern mit einem Extraktionsmittel, das als chemische „Verkehrsspindel“ von Art dient; es schafft eine selektive Sperre und lässt einzige seltene Erdelemente durch überschreiten. Die selten-Erde-reiche Lösung, die auf der anderen Seite gesammelt wird, wird weiter verarbeitet, um seltene Erdoxide an den Reinheiten zu erbringen, die 99,5% übersteigen.
Viehbestandmagneten für das Projekt kamen von den verschiedenen Quellen weltweit. Tim McIntyre ORNLS, der ein Projekt CMI führt, das Robotertechnologie entwickelt, um Magneten von den Festplattenlaufwerken zu extrahieren, vorausgesetzt einige. Metalle Wistron und Okon, beide von Texas und spezielle Materialien Grishma, von Indien, vorausgesetzt andere. Die größten Magneten kamen von MRI-Maschinen, die 110 Pfund (50 Kilogramm) Neodym-Eisenbormagneten benutzen. Kredit: Carlos Jones /Oak Ridge National Laboratory, US-Abt. von Energie
Das ist bemerkenswert, das gewöhnlich seiend-, 70% von einem Dauermagnet, ist Eisen, das kein seltene Erdelement ist. „Wir sind im Wesentlichen in der Lage, Eisen vollständig zu beseitigen und nur seltene Erde wieder herstellen,“ sagte Bhave. Wünschenswerte Elemente ohne die mit-Extrahierung unerwünschte zu extrahieren bedeutet, dass weniger Abfall geschaffen wird, der abwärts gerichtete Behandlung und Beseitigung benötigt.
Anhänger der Arbeit schließen die kritischen Material-Institut der DAMHIRSCHKUH oder CMI, für Trennungsforschung und das Büro DER DAMHIRSCHKUH von Technologie-Übergängen oder von OTT, für Prozessskala-oben mit ein. ORNL ist ein Gründungsteammitglied von CMI, eine DAMHIRSCHKUH Energie-Innovations-Nabe, die von Ames Laboratory der DAMHIRSCHKUH geführt wird und durch das moderne Herstellungsbüro gehandhabt ist. „Gewinnenden“ Bhaves von einer säurehaltigen Lösung mit den selektiven Membranen schließt sich anderen viel versprechenden Technologien CMI für die Wiederherstellung der seltenen Erde, einschließlich einen einfachen Prozess an, der Magneten und eine säurefreie Alternative zerquetscht und behandelt.
Industrie hängt von den kritischen Materialien ab, und die wissenschaftliche Gemeinschaft entwickelt Prozesse, um sie aufzubereiten. Jedoch bereitet kein in den Handel gebrachter Prozess reine seltene Erdelemente von den Elektronikschrottmagneten auf. Die ist eine enorme fehlende Gelegenheit, die 2,2 Milliarde Personal Computer, Tabletten betrachtet und Handys werden erwartet, um, entsprechend Gartner weltweit im Jahre 2019 zu versenden. „Alle diese Geräte haben seltene Erdmagneten in ihnen,“ Bhave merkten.
Bhaves Projekt, das im Jahre 2013 anfing, ist eine Teambemühung. John Klaehn und Eric Peterson von das Idaho-nationalem Laboratorium der DAMHIRSCHKUH arbeiteten in einer Frühphase der Forschung zusammen, die auf Chemie gerichtet wurde, und Ananth Iyer, ein Professor am Purdue University, setzte später die technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit der Skala-oben fest. An ORNL studierten ehemalige promovierte wissenschaftliche Mitarbeiter Daejin Kim und Vishwanath Deshmane Trennungsverfahrensentwicklung und -skala-oben, beziehungsweise. Bhaves gegenwärtiges ORNL-Team, Dale Adcock, Pranathi Gangavarapu, Syed Islam, Larry Powell und Priyesh Wagh, Fokusse enthalten auf Skalierung herauf den Prozess und arbeiten mit Industriepartnern, die die Technologie in den Handel bringen.
Zu seltene Erde sicherzustellen konnte über einem breiten Spektrum von Viehbeständen, Forscher wieder hergestellt werden unterwarf Magneten des Unterschieds von Zusammensetzungvon sources einschließlich Festplattenlaufwerke, magnetische Resonanz- Darstellungsmaschinen, Handys und Kreuzung Auto-zum Prozess.
Die meisten seltene Erdelemente sind- lanthanides, Elemente mit Ordnungszahlen zwischen 57 und 71 im Periodensystem. „Ungeheure Sachkenntnis ORNLS in der Lanthanidechemie gab uns einen enormen Sprungsanfang,“ sagte Bhave. „Wir fingen an, Lanthanidechemie und -weisen zu betrachten, durch die lanthanides werden selektiv extrahiert.“
In zwei Jahren stellten die Forscher Membranchemie her, um Wiederaufnahme der seltenen Erde zu optimieren. Jetzt stellt ihr Prozess mehr als 97% der seltene Erdelemente wieder her.
Bis jetzt Bhaves hat Wiederverwertungsprojekt ein Patent und zwei Veröffentlichungen (hier und hier) Wiederaufnahme Elementneodyms des seltene der Erde drei, Praseodymium dokumentierend und dysprosium-wie eine Mischung von Oxiden ergeben.
Die zweite Phase von Trennungen fing im Juli 2018 mit einer Bemühung, Dysprosium vom Neodym und vom Praseodymium zu trennen an. Eine Mischung der drei Oxidverkäufe für $50 ein Kilogramm. Wenn Dysprosium von der Mischung getrennt werden könnte, könnte sein Oxid für fünfmal verkauft werden so viel.
Die zweite Phase des Programms erforscht auch, wenn zugrunde liegender Prozess ORNLS für das Trennen der seltenen Erde für das Trennen anderer Innachfrageelemente von den Lithium-Ionen-Batterien entwickelt werden kann. „Das erwartete starke Wachstum von Elektro-Mobilen wird eine enorme Menge Lithium erfordern und Kobalt,“ sagte Bhave.
Die industriellen Bemühungen, die benötigt wurden, um den ORNL-Prozess in den Markt einzusetzen, finanziert in zwei Jahren durch das OTT-Technologie-Kommerzialisierungs-Kapital DER DAMHIRSCHKUH, fingen im Februar 2019 an.
Das Ziel ist, Hunderte von den Kilogramm seltene Erdoxiden jeden Monat wieder herzustellen und, dass Hersteller die aufbereiteten Materialien benutzen konnten, um zu machen, die Magneten zu validieren, zu überprüfen und zu bestätigen, die mit denen gleichwertig sind, machten mit reinen Materialien.
Das moderne Herstellungsbüro, das Teil des Büros der Energieeffizienz und die erneuerbare Energie der DAMHIRSCHKUH, finanziert dieser Forschung durch das CMI, die hergestellt wurde, um Versorgung zu variieren, Ersatz zu entwickeln, Wiederverwendung und die Wiederverwertung zu verbessern und crosscutting Forschung von kritischen Materialien zu leiten. ORNL hat strategische Richtung für diese Bereiche zur Verfügung gestellt, seit CMI im Jahre 2013 anfingen. Dieses schließt die Bereitstellung von Führern für Schwerpunkte ein und Projekte, die das zu neue Innovationen bei der Aluminiumcerlegierungs- und -magnetwiederverwertung führte.
Quelle: ORNL
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