James McKenzie Nadir toprak mıknatıslarını geri dönüştürmek için bir teknik geliştiren Birmingham Üniversitesi yan şirketi HyProMag'in çalışmalarına bakıyor
Geçenlerde Innovate UK tarafından finanse edilen Kanada'ya bir ticaret misyonuna gittim ve burada tanıştım. Allan Walton – adında bir şirketin kurucu ortağı olan bir malzeme bilimci HyProMag. 2018 yılında Birmingham Üniversitesi'nden ayrılan HyProMag, rüzgar türbinlerinde, elektrikli araç (EV) motorlarında ve "yeşil ekonominin" diğer kısımlarında yaygın olarak kullanılan nadir toprak mıknatıslarının geri dönüştürülmesine yönelik bir teknik geliştirdi.
HyProMag'in Birmingham kampüsündeki prototip geri dönüşüm tesisini gezmeye davet edildiğimde teknolojinin Birleşik Krallık'ta büyük bir başarı öyküsüne dönüştüğünü gördüm. Öyleyse ne zaman Fizik dünyası bana gönderdi Bir basın açıklaması şirketin ticari üretime başlayacağını duyurdu Tyseley Enerji Parkı 2024 ortalarında Birmingham'dayken içgüdülerimin sağlam temellere dayandığını biliyordum.
Nadir toprak kalıcı mıknatıslar – sütunumda tanımladığım gibi birkaç ay önce – neodim, samaryum ve seryum gibi elementlerin alaşımlarıdır. “Temiz enerji” ekonomisine geçiş tüm hızıyla devam ederken, nadir topraklara olan talep de yüksek. Tahminler, pazarın 2021 ile 2040 arasında yedi kat kadar büyüyeceğini gösteriyor.
Sorun şu ki, dünyadaki neodimyumun yaklaşık %80-90'ı şu anda Çinli şirketler tarafından üretiliyor veya kontrol ediliyor. Bu, ABD gibi bazı ülkeleri harekete geçirdi. kendi kalıcı mıknatıs üretimini yenilemek. Ancak nadir toprak kaynaklarını güvence altına almanın bir başka yolu da malzemeleri geri dönüştürmektir. HyProMag tesisinin yakında faaliyete geçmesinin bu kadar ilginç olmasının nedeni budur, özellikle de prosesi enerji açısından son derece verimli olduğundan.
Öğeleri çıkarma
Nadir toprak elementlerini atık malzemelerden veya ömrünü tamamlamış ürünlerden çıkarmak için pek çok olası yöntem vardır. Şimdiye kadar yapılan çalışmaların çoğu, önce mıknatısları çözerek ve ardından mıknatıs yapım sürecinin başlarında tedarik zincirine yeniden giren sıvı atık akışlarından nadir toprakları geri kazanarak bireysel elementleri elde etmeye odaklandı.
Yeşil ekonomiye güç vermek: nadir toprak elementleri içermeyen mıknatıs arayışı
Bu yaklaşıma genellikle "uzun döngülü" geri dönüşüm adı verilir, çünkü her şey çeşitli teknikler kullanılarak parçalanır ve nadir toprak oksitleri olarak geri kazanılır. Bu oksitlerin daha sonra alaşımlara dönüştürülmeden önce metallere dönüştürülmesi ve mıknatısları yapmak için ince alaşım tozuna parçalanması gerekiyor. Uzun döngülü geri dönüşüm önemli ancak enerji yoğun ve pahalı bir süreçtir.
Tyseley fabrikası, Birmingham Üniversitesi'nin patentli teknolojisine dayalı olarak farklı bir yaklaşım benimsiyor. Mıknatıs Hurdasının Hidrojenle İşlenmesi (HPMS) tekniği. Mıknatısları atık akışlarından ayırmak için, sıkıştırılabilen bir mıknatıs alaşımı tozu olarak hidrojeni işleme gazı olarak kullanır. “Sinterlenmiş” nadir toprak mıknatısları. Isı gerektirmeyen bu, "kısa döngülü" geri dönüşüm adı verilen nispeten hızlı bir işlemdir.
259'de şaşırtıcı bir şekilde 2021 milyon sabit disk sürücüsü sevk edildi, dolayısıyla geri dönüştürülmüş mıknatıs pazarı çok büyük.
Geçen yıl şirketin prototip hattına baktığımda, bilgisayarlarda bulunan sabit disk sürücülerini (HDD'ler) geri dönüştürebildiğini fark ettim. Her disk, yaklaşık dörtte biri nadir toprak elementlerinden oluşan 16 grama kadar manyetik malzeme içerebilir. Bu, diskin toplam kütlesinin yalnızca küçük bir kısmıdır, ancak işaret ettiğimi hatırlayacağın gibi259'de şaşırtıcı bir şekilde 2021 milyon HDD sevk edildi, yani pazar çok büyük.
HyProMag'in üretim yöntemi, manyetik alan sensörlerine sahip bir robotun öncelikle çok önemli nadir toprak kalıcı mıknatısını içeren HDD motorunun yerini belirlemesini içerir. Motorlu bölüm daha sonra kesilir ve diskin geri kalanı geleneksel geri dönüşüme gönderilir. Motor bölümü son olarak HPMS tekniği aracılığıyla atmosferik basınçta ve oda sıcaklığında hidrojene maruz bırakılır.
[Gömülü içerik]
Şaşırtıcı bir şekilde, nadir toprak mıknatısları (tipik olarak neodim, demir ve bor (NdFeB) alaşımları) bir toz oluşturmak üzere parçalanıyor. gördüm sürecin videoları ve sanki bir şeyin paslanmaya dönüşmesini izlemek gibi. En önemlisi, toz mıknatıssız hale gelir, böylece mıknatıs üzerindeki kaplamalar mıknatısların yüzeyinden soyulur ve kolayca ayrılabilir.
Çıkarılan NdFeB tozu daha sonra yeni manyetik malzemeler veya nadir toprak alaşımları halinde yeniden işlenmeden önce safsızlıkları gidermek için elenir. HyProMag, sürecin birincil kaynaklardan nadir toprak mıknatısları yapmak için gerekenden %15 daha az enerji gerektirdiğini hesaplıyor ki bu da etkileyici. Otomotiv, havacılık ve elektronik sektörlerindeki geniş bir uygulama yelpazesinde test edilen mıknatıslarla proje ortakları ve potansiyel müşteriler için pilot tesisinde halihazırda 3000'den fazla yeni nadir toprak mıknatısı üretti.
Üretim vaatleri
Ancak şirket deneme aşamasını geçip büyük miktarda mıknatıs tedarikçisi olmak istiyor. Tyseley'in ölçek büyütme tesisi bu nedenle bu kadar önemli. Şirket, başlangıçta yılda 20 tona kadar nadir toprak mıknatısı ve alaşımı işleyebileceğini ve sonunda bu miktarın beş katını işleyebileceğini tahmin ediyor. HyProMag ayrıca Almanya ve ABD'de başka tesisler de planlıyor.
Teknoloji umut verici çünkü pek çok ürün nadir toprak mıknatısı içeriyor, ancak bunlar hurdaya çıkarıldığında mıknatıslar parçalanıyor ve parçalanıyor. Ortaya çıkan toz, demir hurdasına ve tesis bileşenlerine yapışarak manyetik kalıyor, ancak mıknatısların %1'den azı geri dönüştürülüyor. Ancak HyProMag, bu malzemeyi parçalanmadan önce verimli bir şekilde kaldırabiliyor ve halihazırda ekonomik açıdan uygun çeşitli hurda kaynaklarını araştırıyor.
Walton, "HPMS gibi etkili bir ayırma işlemi olmadan nadir toprak mıknatıslarının büyük ölçekli geri dönüşümünün gerçekleştiğini görmek zor" diyor. "Mevcut pilot hat, ticari tesisin çok daha büyük parti boyutlarına izin verecek şekilde ölçeklendirilmesiyle, tek seferde iki tona kadar hurda uygulamasını işlememize olanak sağlıyor." Şirket, toz giderme işlemine yüklemenin dört saat kadar kısa bir sürede yapılabileceğini iddia ediyor.
Nadir topraklara olan talep arttıkça ve mevcut ikinci el manyetik malzeme miktarı da arttıkça, bu tür mıknatısların geri dönüşümü giderek daha büyük bir fırsat ve daha uygulanabilir bir süreç haline geliyor. EV sektörünün büyümesine bir bakın: Pazar araştırma firmasına göre tipik bir elektrik motorunda 2-5 kg manyetik malzeme bulunur ve dünya çapındaki EV satışlarının 65 yılına kadar yılda 2030 milyona çıkması bekleniyor. IHS Markit.
[Gömülü içerik]
Nadir toprakların bir diğer büyük kaynağı da rüzgar türbinleridir ve bunların birçoğu onlarca yıllık kullanımdan sonra ömrünün sonuna yaklaşmaktadır. Jeneratörleri, megawatt jeneratör kapasitesi başına 650 kg'a kadar nadir toprak içerir. Birleşik Krallık'ın 75 yılına kadar 2050 GW'a kadar açık deniz rüzgar kapasitesine sahip olmayı hedeflediği göz önüne alındığında, önümüzdeki yıllarda yaklaşık 50,000 ton nadir toprak mıknatısına sahip olacak. Martyn Cherrington yürüten Innovate UK'den Döngüsel Kritik Malzeme Tedarik Zinciri (İKLİMLER) programı.
Bu tür uzun vadeli fırsatlar genellikle devlet desteğine ihtiyaç duyar ve nadir toprak kalıcı mıknatısların geri dönüşümü de bir istisna değildir. Aslında HyProMag'in çalışmasının ardındaki temel araştırma, daha ortaya çıkmadan yıllar önce başladı. Şirket ayrıca Birleşik Krallık Araştırma ve Yenilik Kurumu da dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan gelen mali destekten de yararlandı. Elektrik Devrimini Sürdürmek programı, Avrupa Birliği ve özel yatırımcılar.
2023 yılında HyProMag Ltd. satın alındı Kanadalı firma tarafından Maginito, parçası olan Mkango Kaynakları – Birleşik Krallık ve Kanada borsalarında işlem gören bir maden arama ve geliştirme şirketi. Mkango, HyProMag'in geri dönüşüm ve mıknatıs üretim teknolojisinin potansiyelini açıkça gördü. Bu, döngüsel ekonomi için uzun vadeli büyük bir küresel potansiyele sahip olabilecek harika bir Birleşik Krallık başarı öyküsü.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/how-a-technique-for-recycling-rare-earth-permanent-magnets-could-transform-the-green-economy/
