ジェームズ・マッケンジー 希土類磁石のリサイクル技術を開発したバーミンガム大学のスピンオフ企業 HyProMag の取り組みに注目
私は最近、Innovate UK の資金提供を受けてカナダへ貿易ミッションに行き、そこで出会いました。 アラン・ウォルトン – という会社を共同設立した材料科学者 ハイプロマグ。 2018年にバーミンガム大学から独立したHyProMagは、風力タービン、電気自動車（EV）モーター、その他の「グリーン経済」の部分で広く使用されている希土類磁石をリサイクルする技術を開発した。
バーミンガムキャンパスにある HyProMag のプロトタイプリサイクル施設のツアーに招待された私は、このテクノロジーが英国の偉大なサクセスストーリーになりつつあることを目にしました。そうするとき 物理学の世界 送ってくれました プレスリリース 同社が商業生産を開始する予定であることを発表した。 タイズリー エネルギー パーク 2024年半ばまでにバーミンガムに着いたとき、私は自分の直感が十分に根拠があることに気づきました。
希土類永久磁石 - 私のコラムで説明したとおり 数ヶ月前 – ネオジム、サマリウム、セリウムなどの元素の合金です。 「クリーンエネルギー」経済への移行が本格化しており、レアアースの需要が高まっています。推定では、市場は 2021 年から 2040 年の間に XNUMX 倍も成長すると予想されています。
問題は、現在、世界のネオジムの約 80 ～ 90% が中国企業によって製造されているか、中国企業によって管理されていることです。これを受けて、米国など一部の国は、 永久磁石の自社生産を刷新する。しかし、レアアースの供給を確保する別の方法は、材料をリサイクルすることです。だからこそ、特にそのプロセスが非常にエネルギー効率が高いため、HyProMag の施設の差し迫った立ち上げが非常に興味深いのです。
要素の抽出
廃棄物や寿命に達した製品からレアアース元素を抽出する方法は数多くあります。これまでの研究のほとんどは、最初に磁石を溶解し、次に磁石製造プロセスの初期段階でサプライチェーンに再び入る液体廃棄物の流れからレアアースを回収することによって、個々の元素を取得することに焦点を当ててきた。
グリーン経済の推進: レアアースを使用しない磁石の探求
このアプローチは、さまざまな技術を使用してすべてが分解され、レアアース酸化物として回収されるため、「ロングループ」リサイクルと呼ばれることがあります。これらの酸化物は、合金に鋳造され、磁石を作るために微細な合金粉末に分解される前に、金属に変換される必要があります。ロングループのリサイクルは重要ですが、エネルギーを大量に消費し、高価なプロセスです。
タイズリー工場は、バーミンガム大学の特許に基づいて、異なるアプローチを採用しています。 磁石スクラップの水素処理 (HPMS) 技術。処理ガスとして水素を使用し、廃棄物の流れから磁石を磁石合金粉末として分離し、圧縮することができます。 「焼結」 希土類磁石。熱を必要としないため、「ショートループ」リサイクルと呼ばれる比較的迅速なプロセスです。
259 年には 2021 億 XNUMX 万台ものハードディスク ドライブが出荷されたため、リサイクル磁石の市場は巨大です。
昨年、同社の試作ラインを視察したとき、コンピューターに搭載されているハードディスクドライブ（HDD）をリサイクルできることに気づきました。各ディスクには最大 16g の磁性材料を含めることができ、その約 XNUMX 分の XNUMX は希土類元素です。これは円盤全体の質量のほんの一部に過ぎませんが、 私が指摘したことを覚えているでしょう、259 年には 2021 億 XNUMX 万台という驚異的な HDD が出荷されたため、市場は巨大です。
HyProMag の製造方法では、まず磁界センサーを備えたロボットが、最も重要な希土類永久磁石を含む HDD のモーターの位置を特定します。その後、モーターのある部分が切り取られ、残りのディスクは従来のリサイクルに送られます。モーター部分は最終的に、HPMS 技術を介して大気圧および室温で水素にさらされます。
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驚くべきことに、希土類磁石（通常はネオジム、鉄、ホウ素の合金（NdFeB））は、バラバラになって粉末を形成するだけです。私は見た プロセスのビデオ まるで何かが錆びていくのを見ているような気分だ。重要なのは、粉末が消磁されるため、磁石上のコーティングが磁石の表面から剥がれ、簡単に分離できることです。
抽出された NdFeB 粉末は、新しい磁性材料または希土類合金に再加工される前に、ふるいにかけて不純物が除去されます。 HyProMag では、このプロセスに必要なエネルギーは、一次資源から希土類磁石を製造する場合に比べて 15% 少ないと見込んでおり、これは驚くべきことです。同社はプロジェクトパートナーや潜在顧客向けのパイロットプラントですでに3000個以上の新しい希土類磁石を生産しており、磁石は自動車、航空宇宙、エレクトロニクス分野の幅広い用途でテストされている。
生産の約束
しかし同社は試験段階を乗り越えて磁石の大量供給者になりたいと考えている。だからこそ、タイスリーのスケールアップ工場は非常に重要なのです。同社は、当初は年間最大 20 トンの希土類磁石と合金を処理できるようになり、最終的にはその XNUMX 倍になると考えています。 HyProMag は、ドイツと米国でもさらなる施設を計画しています。
非常に多くの製品に希土類磁石が含まれているため、この技術は有望ですが、廃棄されると磁石は細断され、バラバラになってしまいます。得られた粉末は磁性を保ち、鉄スクラップや植物の部品に付着しますが、リサイクルされる磁石は 1% 未満です。しかし、HyProMag はこの材料を細断される前に効率的に除去することができ、すでに経済的に実行可能なさまざまなスクラップ源に注目しています。
「HPMS などの効率的な分離プロセスがなければ、希土類磁石の大規模なリサイクルが始まるのは難しいでしょう」とウォルトン氏は言います。 「現在のパイロットラインでは、1 回の稼働で最大 2 トンのスクラップアプリケーションを処理することができ、商業プラントはさらに大きなバッチサイズを可能にするように拡張されています。」積み込みから粉体除去までは最短4時間で完了すると同社は主張する。
レアアースの需要が増加し、入手可能な中古磁性材料の量も増加するにつれ、そのような磁石のリサイクルはこれまで以上に大きな機会となり、より実行可能なプロセスになりつつあります。 EV部門の成長を見てみよう。市場調査会社によると、一般的な電気モーターには2～5kgの磁性材料が使われており、世界のEV販売台数は65年までに年間2030万台に増加すると予想されている。 IHSマークイット.
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もう 650 つの巨大なレアアース源は風力タービンですが、その多くは数十年の使用後に寿命を迎えています。同社の発電機には、発電機容量 75 メガワットあたり最大 2050 kg のレアアースが含まれています。英国が50,000年までに最大XNUMXGWの洋上風力発電能力を持つことを目指していることを考慮すると、英国は今後数年間でほぼXNUMX万トンの希土類磁石を保有することになる、とのことだ。 マーティン・チェリントン を運営する Innovate UK より 循環型重要材料サプライチェーン (気候) プログラム。
このような長期的な機会には政府の支援が必要となることが多く、希土類永久磁石のリサイクルも例外ではありません。実際、HyProMag の研究の背後にある基礎研究は、スピンオフされる何年も前に始まりました。同社はまた、UK Research and Innovation の組織など、さまざまな資金源からの資金援助からも恩恵を受けています。 電気革命を推進する プログラム、欧州連合、民間投資家。
2023年 HyProMag Ltd 買われた カナダの会社による マジニート、の一部です Mkangoリソース – 英国およびカナダの証券取引所に上場されている鉱物探査開発会社。 Mkango は、HyProMag のリサイクルおよび磁石製造技術の可能性を明確に認識しました。これは英国の素晴らしい成功事例であり、循環経済にとって長期的に世界的に大きな可能性を秘めている可能性があります。
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- 情報源： https://physicsworld.com/a/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy/
