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秘蔵するべき屑から:電子無駄は希土類元素のために採鉱されます

November 16, 2019

希土類元素はエネルギーのための多数の先端材料の「秘密ソース」、交通機関、防衛およびコミュニケーション アプリケーションである。クリーン エネルギーのための最も大きい使用は引き起こす分野がない時磁気特性をまたは現在保つ永久的な磁石にある。

 

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オーク・リッジの国立研究所のRamesh Bhaveはコンピュータ ハード・ドライブ(ここに示されている)および他の後消費者無駄の捨てられた磁石から高純度の希土類元素を回復するためにプロセスを共同発明した。信用:カーロス ジョーンズ/オーク・リッジの国立研究所、エネルギーの米国の部門

 

 

今度は、研究者米国エネルギー省は使用されたハード・ドライブおよび他の源の捨てられた磁石から希土類元素を得るためにプロセスを発明した。それらはORNLのダラスの特許権者の運動量の技術を実験室のデモンストレーションのプロセスを量られて特許を取り、希土類酸化物の商業バッチを作り出すためにプロセスを更に量るために使用している。

「私達はエネルギー効率が良いの開発した、費用効果が大きい、高価な緊要物質を回復する環境に優しいプロセス」ORNLの化学科学部で膜の技術を団結する導く雌ジカのオーク・リッジの国立研究所のco-inventorを言ったRamesh Bhave。「それは発生する大きい足跡の設備を、高い首都および操業費用および多量の無駄」。要求する従来のプロセス上の改善である、

永久的な磁石はコンピュータ ハード・ドライブが読むのを助け、データを書くために、電気を作るために音に電気的信号を翻訳するために発電機が付いている雑種および電気自動車、カップルの風力および援助のsmartphones動くモーターを運転しなさい。

特許を取られたプロセスによって、磁石は硝酸で分解し、解決はモジュール支持ポリマー膜を通して絶えず与えられる。膜は種類の化学「交通警官として」役立つ抽出用溶剤が付いている多孔性の空繊維を含んでいる;それは選択的な障壁を作成し、唯一の希土類元素が渡るようにする。反対側で集められるまれ地球が豊富な解決は更に99.5%を超過する純度で希土類酸化物をもたらすために処理される。

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プロジェクトのための原料の磁石は多様な源から世界的に来た。ハード・ドライブから磁石を得るためにロボティック技術を開発するCMIプロジェクトを導くORNLのティムMcIntyre、いくつか。WistronおよびOkonの金属、両方、およびテキサスのGrishmaの、インドの、特別な文書他。最も大きい磁石はネオジム鉄ほう素の磁石の110ポンド(50キログラム)を使用するMRI機械から来た。信用:カーロス ジョーンズ/オーク・リッジの国立研究所、エネルギーの米国の部門

それは驚くべきでありそれを、永久マグネットの70%である希土類元素の鉄普通考慮する。「私達は鉄を完全に除去本質的にでき、希土類だけ回復するため」とBhaveは言った。共同抽出望ましくない物なしの好ましい要素を得ることは下流の処置および処分を必要とするより少ない無駄が作成されることを意味する。

仕事のサポータはプロセス スケールのための技術の転移、またはOTTの分離の研究そして雌ジカのオフィスのための雌ジカの緊要物質の協会、かCMIを、含んでいる。ORNLはCMIの創設のチーム・メンバー、雌ジカのエームズの実験室によって導かれ、高度の製造のオフィスによって管理される雌ジカエネルギー革新のハブである。選択的な膜を搭載する酸性解決の」採鉱するBhaveは「磁石および中性の代わりを押しつぶし、扱う簡単なプロセスを含む希土類を、回復するための他の有望なCMI技術を結合する。

企業は緊要物質によって決まり、科学界はそれらをリサイクルするためにプロセスを開発している。但し、商業化されたプロセスは電子無駄の磁石からの純粋な希土類元素をリサイクルしない。それは22億パーソナル コンピュータ、タブレットを考慮する巨大な失われた機会であり、携帯電話はGartnerに従って2019年に、世界的に出荷すると期待される。「これらの装置すべてにそれらで希土類磁石が」、Bhave注意したある。

2013年に始まったBhaveのプロジェクトはチーム努力である。ジョンKlaehnおよび雌ジカのアイダホの国立研究所のエリック ピーターソンは化学に焦点を合わせた研究の早い段階に協力し、Ananth Iyerはパデュー大学の教授後でスケールの技術的で、経済的実現可能性を査定した。ORNLで、Daejin金前の博士研究員およびVishwanath Deshmaneは分離プロセス開発およびスケールを、それぞれ調査した。BhaveのDaleアドコック、Pranathi Gangavarapuから成り立っているの現在のORNLのチームはプロセスの上のスケーリングおよび技術を商業化する企業パートナーと働くことにSyedのイスラム教、ラリー パウエルおよびPriyesh Wagh、焦点を合わせる。

希土類を保障することは原料、研究者の広い範囲を渡って服従させたプロセス車にハード・ドライブ、磁気共鳴イメージ投射機械、携帯電話および雑種を含む源構成からの変化の磁石を回復できる。

ほとんどの希土類元素はlanthanides、周期表の57と71間の原子番号を用いる要素である。「ランタニド化学のORNL途方もない専門知識私達に巨大なジャンプの開始を与えた」はとBhaveは言った。「私達はlanthanidesが選択式に」。得られる方法およびランタニドの化学を見始めた

2年に、研究者は希土類の回復を最大限に活用するために膜化学を合わせた。今度は、プロセスは希土類元素の97%以上回復する。

これまでにBhaveのリサイクルのプロジェクトは3希土類要素ネオジム、酸化物の混合物ジスプロシウムようにプラセオジムの回復をおよび文書化するパテントおよび2つの出版物で(ここそしてここに)起因した。

分離の第2段階はネオジムおよびプラセオジムからジスプロシウムを分けるための努力から2018年7月に始まった。キログラム$50のための3酸化物販売法の混合物。ジスプロシウムが混合物から分かれていることができたら酸化物は5倍の間その位販売されてもよい。

プログラムの第2段階はまた希土類を分けるためのORNLの根本的なプロセスがリチウム イオン電池から他の需要がある要素を分けるために開発することができれば探検する。「電気自動車の期待された高い成長大量のリチウムを要求する筈だ、コバルト」はとBhaveは言った。

雌ジカのOTTの技術の商業化の資金によって2年に資金を供給された市場にORNLプロセスを配置するのに必要とされた産業努力は2019年2月に始まった。

目的は何百もの希土類酸化物のキログラムを毎月回復することであり、それらと同等の磁石を製造業者が作るのにリサイクルされた材料を使用できること証明することは新しい材料と確認し、認可し、作った。

雌ジカの供給を多様化させるために、代理を開発するために、再使用およびリサイクルを改善し、緊要物質の横に切る研究を行なうために確立されたCMIによってこの研究資金を供給されるエネルギー効率のオフィスの高度の製造のオフィス、部分および再生可能エネルギー。ORNLはこれらの区域にCMIが2013年に始まってから戦略的な方向を提供した。これは焦点区域にリーダーを提供することを含み、それがアルミニウム セリウムの合金および磁石のリサイクルの新しい革新に導いたプロジェクト。

源:ORNL