Разрушение магнитов из редкоземельных элементов для переработки

Все выброшенные в мире телефоны, сломанные ноутбуки и другая выброшенная электроника в совокупности являются сокровищницей редкоземельных элементов (РЗЭ). Но выделить и восстановить эти все более востребованные материалы — непростая задача.

Тем не менее, группа исследователей утверждает, что разработала способ отделения РЗЭ от отходов (в данном случае с помощью магнитов), который относительно прост, требует меньше энергии и далеко не так интенсивен по выбросам и загрязнению, как нынешние методы. Команда опубликовала бумага описание этого метода в Трудах Национальной академии наук.

Короче говоря, этот процесс включает использование электрического тока для очень быстрого нагрева отработанных магнитов до очень высоких температур и использование газообразного хлора для реакции с не-РЗЭ в смеси, удерживая их в паровой фазе. Джеймс Тур, один из авторов и профессор материаловедения и наноинженерии в Университете Райса, говорит, что исследование может помочь Соединенным Штатам удовлетворить растущую потребность в этих элементах.

«Страна спешит увидеть, как мы можем получить эти [REEs]”, – говорит он. – И, по нашему мнению, все это в наших отходах… У нас это есть прямо здесь, просто вытащите это обратно из мусора”.

Здесь становится жарко

В 2018 году Тур и его коллеги обнаруженный что этот быстрый процесс нагрева, называемый мгновенным джоулевым нагревом, может превратить любой источник углерода, включая уголь, биоуголь и смешанный пластик, в графен, очень тонкий, прочный и проводящий материал.

Опираясь на это, в 2023 году они разработали метод, в котором используется мгновенное джоулевое нагревание и хлор. В этой работе они определили свободную энергию Гиббса, реакционную способность материала, для оксидной формы всех 17 РЗЭ и девяти распространенных оксидов, обнаруженных в отходах РЗЭ.

Измельченные магниты для отходов помещаются на платформу из углерода и окружены стеклянной камерой. По платформе протекает ток, быстро производящий огромное тепло, достигающее тысяч градусов Цельсия за считанные секунды. Затем в камеру выбрасывается газообразный хлор, в результате чего образуются хлориды нежелательных элементов, таких как железо, и снижается их температура кипения.