ธาตุหายากเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานในเทคโนโลยีสมัยใหม่ และเป็นส่วนประกอบหลักในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ แม้จะมีความสำคัญกับธาตุหายาก แต่มีเพียง 1 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ถูกกู้คืนจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย และส่วนที่เหลือจะถูกแปลงเป็นของเสีย
มีความท้าทายเมื่อเร็ว ๆ นี้ในการพัฒนากระบวนการกู้คืนธาตุหายากที่มีประสิทธิภาพ บทความนี้จะกล่าวถึงวิธีการต่างๆ ในการกู้คืนธาตุหายาก และแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะนำธาตุหายากจากของเสียมาสร้างแม่เหล็กถาวร
การใช้ธาตุหายาก:
ธาตุแรร์เอิร์ธหรือที่เรียกว่าแรร์เอิร์ธเมทัลเป็นกลุ่มของธาตุที่แตกต่างกัน 17 ชนิด โดยแต่ละธาตุมีลักษณะทางกายภาพที่คล้ายคลึงกัน คือ โลหะหนักเนื้ออ่อนสีขาวเงิน สแกนเดียมและอิตเทรียมเป็นธาตุหายากเช่นกันเพราะพบได้ในแหล่งเดียวกับแลนทาไนด์ส่วนใหญ่และมีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน แต่แตกต่างกันทางอิเล็กทรอนิกส์และทางแม่เหล็ก ธาตุหายากแต่ละธาตุมีการใช้งานและการใช้งานที่หลากหลาย
นี่คือแอปพลิเคชันบางส่วนของพวกเขา:
1. โลหะผสม Scandium ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอากาศยานและตัวติดตามความร้อนด้วยกัมมันตภาพรังสีในโรงกลั่นน้ำมัน
2. อิตเทรียมใช้ในการผลิตเลนส์กล้องและเลนส์กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง
3. Promethium ใช้ทำแบตเตอรี่รถยนต์
4. Samarium ใช้ในการผลิตเลเซอร์ การจับนิวตรอน และแท่งควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
5. การใช้งานอื่นๆ ของธาตุหายาก ได้แก่ การผลิตฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ แม่เหล็ก เครื่องเอ็กซ์เรย์ หลอดเมทัลฮาไลด์ เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง หลอดไฟ LED ฯลฯ
ของเสียที่อาจมีธาตุหายาก
ธาตุหายากเป็นมลพิษที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากมีการใช้งานที่เพิ่มขึ้นในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน ขยะอิเล็กทรอนิกส์ยังคงเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษจากธาตุหายากที่สำคัญ เนื่องจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยธาตุหายากที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งมักถูกกำจัดด้วยวิธีที่ไม่ปลอดภัยและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
การรีไซเคิลธาตุหายาก:
โลหะหายากเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมากในสินค้าอุปโภคบริโภคต่างๆ เช่น แม่เหล็กถาวร ยานยนต์ไฟฟ้า สมาร์ทโฟน ฯลฯ โดยเกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่เป็นส่วนผสม และต้องทำให้บริสุทธิ์ก่อนใช้งาน ธาตุแรร์เอิร์ธมีราคาแพงสำหรับเหมือง ดังนั้นการรีไซเคิลธาตุหายากที่ผ่านการแปรรูปเป็นวัสดุจึงถูกกว่า แม้จะมีความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของดินที่หายากจะใช้เพียงครั้งเดียวและทิ้ง การรีไซเคิลธาตุหายากจะทำให้ผู้ผลิตมีการจัดหาโลหะหายากอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดของเสียและภาระด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่เกิดจากโลหะดังกล่าว ขยะอิเล็กทรอนิกส์เป็นแหล่งสำคัญของธาตุหายาก
ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีรีไซเคิลทำให้มีความเป็นไปได้มากขึ้นในการแยกธาตุหายากออกจากวัสดุเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ญี่ปุ่นมีโรงงานรีไซเคิลอยู่หลายแห่ง และโลหะแรร์เอิร์ธประมาณ 300,000 ตันถูกเก็บไว้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้งาน นอกจากนี้ ในฝรั่งเศส ความพยายามในการสร้างโรงงานสองแห่งที่จะผลิตโลหะหายาก 200 ตันต่อปีจากหลอดฟลูออเรสเซนต์มือสอง แบตเตอรี่ และแม่เหล็ก นอกจากนี้ ถ่านหินและผลพลอยได้ยังเป็นแหล่งที่มีศักยภาพของธาตุสำคัญ ซึ่งรวมถึงธาตุหายากที่คาดว่าจะให้ผลผลิตธาตุหายากประมาณ 50 ล้านตัน
วิธีการกู้คืนธาตุหายาก:
การพัฒนากลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพและประหยัดสำหรับการกู้คืน REE ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ รวมถึงราคาสินค้าโภคภัณฑ์ ขนาดของเงินฝาก ค่าใช้จ่ายในการกำจัด และอันตรายที่อาจเกิดขึ้น
วิธีการกู้คืนธาตุหายากจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ในประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ ได้แก่
1. แกดเจ็ตถูกสับและบดเป็นผงซึ่งสกัดส่วนประกอบพื้นฐานคือธาตุหายาก
2. วิธีการ Pyrometallurgical แยกขยะอิเล็กทรอนิกส์โดยองค์ประกอบความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก วิธีนี้ต้องใช้พลังงานมาก
3. การสกัดของเหลวและของเหลวเป็นอีกวิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน ในวิธีนี้ ของเสียจะถูกละลายในกรดแก่ จากนั้นจึงสกัดแร่แรร์เอิร์ทโดยใช้ตัวทำละลายหลายชนิด
การใช้ธาตุหายากที่นำกลับมาใช้ใหม่:
การใช้ธาตุแรร์เอิร์ธรีไซเคิลเพิ่มขึ้น ธาตุหายากส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาและแม่เหล็ก ธาตุหายากมีความสำคัญในการผลิตแม่เหล็ก โลหะผสม แก้ว และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูง
วิธีการผลิตแม่เหล็กหายากของโลก:
ธาตุแรร์เอิร์ธที่นำกลับมาใช้ใหม่สามารถใช้ทำแม่เหล็กแรร์เอิร์ธได้แม่เหล็กโลกหายากเป็นแม่เหล็กถาวรที่แข็งแกร่งซึ่งทำจากโลหะผสมธาตุหายาก เป็นแม่เหล็กถาวรที่แรงที่สุด ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่แรงกว่าแม่เหล็กชนิดอื่นๆ
แม่เหล็กหายากของโลก เช่น แม่เหล็กนีโอไดเมียมส่วนใหญ่ผลิตโดยกระบวนการผงโลหะ ในวิธีนี้ องค์ประกอบที่เหมาะสมจะถูกบดให้เป็นผงละเอียด บดอัด และให้ความร้อนโดย "การเผาผนึกเฟสของเหลว" เพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดความหนาแน่น แม่เหล็กถาวร เช่น เฟอร์ไรท์ ซาแมเรียม โคบอลต์ (SmCo) และแม่เหล็กโบรอนเหล็กนีโอไดเมียมถูกผลิตขึ้นในลักษณะนี้ โดยสรุป ธาตุแรร์เอิร์ธที่กู้คืนจากของเสียสามารถนำไปใช้ทำแม่เหล็กถาวรได้
