为什么稀土回收是罕见的和我们能做什么呢

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耳塞、触摸屏、节能灯温暖的光辉,可充电电池和电动窗:我们大多数人认为这些东西是理所当然的。当我们做,我们也理所当然的一组元素,称为稀土金属,其特殊的电子和磁特性使它们许多21世纪技术的重要组成部分。这17种元素实际上是足够丰富,你可能有一些在你的后院,但除了少数矿床,它们在自然界中发现低浓度,使他们很难收集。手机不可分离的部分,硬盘驱动器、混合动力汽车、风力涡轮机和其他产品需求飞涨,稀土金属面临需求飙升。

早在2010年,中国生产世界上97%的稀土元素的供应。那一年这个国家决定限制出口,把价格。

“一些稀土元素的价格上涨了2000%,“稀土矿业公司Molycorp的吉姆·西姆斯说最近重新关闭稀土矿在加州。稀土元素价格下降了,现在更少的变化无常,这部分得益于打开或重新开放Molycorp的矿山和周围的世界。不过,被这一经验,公司和国家正在努力确保自己充分的稀土然而他们可以。

正在研究的一种选择是使用产品的回收稀土金属。你可能认为它是容易从产品中回收稀土提取他们从地面,但这并不像听起来那么容易。鉴于这些产品对现代生活的重要性,世界各国政府正在资助研究使回收一个更可行的选择。一些公司已经发现它值得的。

不是路边

回收稀土元素不是一样容易回收玻璃或塑料,挑战是在几乎每一个水平。

首先,少量的元素存在手机之类的东西。部分变小,如此大量的材料。在一个触摸屏,例如,元素分布于整个材料在分子尺度。

“其实更难回收电子产品,”艾姆斯实验室的亚历克斯·王说在艾姆斯,爱荷华州的主任关键材料研究所——美国国务院Energy-funded“创新中心”集中在确保五稀土金属的供应策略认为政府是至关重要的。“我们用手机,你可以提前出电池,这可能是最大的单一回收目标。与智能手机,这些事情是建立你忘不了电池,至少不容易。”

手机通常是回收粉碎,粉碎,研磨成粉。然后粉分为组件材料处理或回收利用。但是新的手机将比以往任何时候都更多的元素——有些总共约65。(相比之下,所有的行业只使用约85元素。)这使得粉一个更复杂的混合物分离比旧手机。”更容易分离稀土元素和岩石比手机,”金说。

分离这些材料通常意味着“非常激进的溶剂或高温熔融金属处理。说:“这并不是简单的工业生态学家托马斯Graedel耶鲁大学。

因为讨厌的材料或大量的能量,在某些情况下回收可以创造环境危害大于矿业的金属放在第一位。“案例的分析需要决定是否一个给定的产品回收是一个很好的候选人,“Graedel说。

最近的一项研究计算完整的能源和环境的影响生产一公斤的稀土金属钕磁铁回收计算机硬盘和矿业相同数量的原始材料。认为,回收了人类毒性得分低于80%以上采矿和少用了60%的能源。不过Graedel指出,“这个例子复苏钕磁铁使用的合金形式。”Applications such as use as a glass colorant would require that it be reduced back to elemental form, which would take more resources.

本杰明Sprecher领导的研究人员材料创新研究所在代尔夫特,荷兰,还发现,分解硬盘钕的循环导致了90%的损失。”物质产生的巨额亏损而分解的材料给的有用性严重怀疑这种稀缺的回收作为一个解决方案,”研究人员写道。他们提出的方法被拆除硬盘,用手来解决这个问题。

当少量的稀土是复杂的混合物,分离可以证明这些元素的成本太高,导致一些建议在电子产品更有价值的元素,如黄金、钯和铱,可能使循环经济价值。“这可能是稀土将支付的价格做处理和黄金,铂金和钯金将现金流,”Eric Peterson说爱达荷国家实验室,稀土的重用和回收关键材料研究所的研究项目。

既解决环境问题和经济问题与回收、关键材料研究所和其他研究小组,其中包括欧洲联盟正在测试超临界二氧化碳,离子液体,电化学方法和策略对提高稀土回收利用的前景。

得到货物

而回收稀土的技术挑战是实质性的,Graedel说,他们不是主要的问题。“我认为这是公平地说,我们面临的最大挑战与回收稀土和许多其他的事情是收集的挑战,”他说。“这是社会监管的挑战,也许比一个技术挑战。”

与价格压力,至少在目前,和一些法律要求回收,几乎没有激励去拿回的材料。在2011年,只有不到1%的稀土回收。人们倾向于囤积或把他们的旧手机。汽车,这可能有20多个rare-earth-containing汽车驾驶从挡风玻璃雨刷的后视镜的调整,不是正式恢复。许多电子产品在发展中国家,他们最终可能会拆除不安全或低效率的方法。甚至荧光灯泡,法律应予以回收,因为水星的管,只是回收约30 - 35%的速度。

现有的荧光灯泡回收基础设施使他们适合使用稀土回收,许多专家说。荧光灯泡使用稀土元素填写颜色:红色和绿色荧光粉的粉末线里面的灯是稀土元素铕和铽。回收收集水银,灯泡的玻璃和金属零件,但他们传统上把rare-earth-containing白色粉末,线管。一些公司正在恢复。

尽管LED灯可能起飞流行,大量的荧光灯和紧凑型荧光灯将在未来几十年使用,彼得森说,所以他们保持良好的回收目标。led灯用稀土,但在比荧光灯和少量的方式让他们更难以回收。“我不相信可以从中提取稀土发光二极管以一种经济的方式,”国王说。

另一个前景看好的领域推动回收稀土的产品仍集中在产业而不是分散到消费者手中。先进的风力涡轮机使用稀土磁铁的马达;钕和镝超级强大的磁铁,让强大的汽车和一个简单的机械设计。海上风力发电场,维护是一个不小的壮举,所以公司倾向于安装最可靠的选择——包含数百公斤的稀土元素。因为它们包含大量,因为他们集中在固定风电场——从风力涡轮机是更可行的回收稀土比回收的产品扔到很远的地方。“有一个更好的机会,他们有一个快乐的“第二人生”,“Graedel说。

尽管面临挑战,一些公司正试图使稀土回收工作。法国罗地亚化工公司宣布多个稀土回收项目。三菱电机在2012年报告说,它是恢复和回收稀土磁体的空调、和日立宣布开发一块磁铁复苏机硬盘驱动器和空调,意图将技术投入商业操作。本田去年宣布开始复苏的稀土元素混合动力汽车电池。

回收设计

远见和更好的规划设计之前含有稀土生产的产品可以帮助回收变得更成功,一些专家指出。

一种方法是早期分离,皮特森说。“如果你有小的稀土磁铁,当你粉碎他们,所有的磁性材料,粉末,将坚持的东西(含铁),你就会失去他们,”他说。“我们不知道如何制造为再循环能力,尤其在这个国家。我们必须学习如何做到这一点。”

产品可以设计成易于拆除。例如,国王说,他的团队正试图区分荧光粉和手机显示屏。“你可以要求制造商想出一个办法显示玻璃在生命的终结,“手机碎之前,他说。

另一种可能是在设备隔离稀土。“我们正在与一些电子产品制造商合作,了解如何制造一个董事会,这样你就可以拿走某些组件的董事会之前你带别人,”Peterson说。一个例子可能是构建多层电路板,用不同的材料在不同的高度,以便可以顺序刮掉。或模块化rare-earth-metal-containing组件设计成可以被重用,皮特森说。

供给和需求

当然,这一切都假定一个足够大的供应ready-for-recycling电子——现在可能不是一个安全的假设。例如,风力涡轮机有20 - 30年的生命周期,这意味着几乎没有尚未准备回收。

在最近的一次研究中,Jelle Rademaker绿色学院(荷兰)在荷兰和他的同事计算潜在的稀土回收从磁铁在计算机硬盘中,混合动力汽车和风力涡轮机,假设100%恢复在每种情况下。他们发现,回收可用的数量可以最多10需求从现在到2015年的15%。百分比下降进一步向2020年需求起飞但是只有计算机硬盘驱动器可用于回收。

不过,作为汽车和风力涡轮机达到其使用寿命结束,回收到2030年理论上可以满足20%以上的需求。“从长远来看,它可能会产生重大影响,”Rademaker指出。

直到经济、立法或需求捕获,一个想法是保存金属,被困在他们的设备,为未来。

“一些人说我们应该填埋这一切,等待一个更好的技术,“Rademaker说。“这是矿业城市的想法。如果你有空间,如果没有危险,你可以安全的垃圾,保持金属的时刻,我们知道如何处理它。”

新的回收策略被开发和对稀土元素的需求日益增长的每一天,有可能那一刻不是太远。

钕铁硼稀土磁体的形象丹·汉斯科姆通过在上面