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廢舊釹鐵硼回收技術(shù)及發(fā)展現狀
瀏覽量:142 上傳更新:2024-06-26

稀土的單位含量非常稀少,因此從原始資源中提取相對復雜且成本較高。此外,以鏑和鋱為主的重稀土礦床相對稀少。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀的發(fā)展,中國已成為全球90%稀土的主要供應國,稀土資源儲量也隨之下降。歐洲、日本、韓國、美國等地區均將稀土列為關(guān)鍵材料元素并制定相關(guān)戰略,表現出對稀土供應安全的高度關(guān)注,積極發(fā)展多渠道資源供應。

因此,許多科研都圍繞稀土元素的回收利用展開(kāi)。隨著(zhù)中國對固體廢物進(jìn)口的要求越來(lái)越嚴格,除了開(kāi)發(fā)新的出口目的地外,廢物處理能力在這些國家和地區也越來(lái)越重要,回收(再利用)技術(shù)自然成為重中之重。

目前提到回收釹鐵硼的公司有Urban mining、歐洲聯(lián)合研究項目REMANENCE等,而且基本上都有回收技術(shù)的專(zhuān)利。

回收技術(shù)大致有三種:1、舊磁鐵直接處理;2、粉碎后傳統處理;3、等離子炬;4、與3D打印技術(shù)相結合。

橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室技術(shù)

橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室高度自動(dòng)化的磁鐵回收流程使用獨特的系統對傳送帶上的硬盤(pán)進(jìn)行分類(lèi)和處理。該方法使用帶有條形碼掃描和坐標測量機的測繪站來(lái)填充每個(gè)硬盤(pán)組件的數據庫大連鉚焊加工廠(chǎng),以便它們能夠被定位以便機器人正確移除。

該過(guò)程旨在回收磁鐵、其坡莫合金支架、電路板、鋁和鋼,同時(shí)自動(dòng)銷(xiāo)毀存儲介質(zhì)上的數據以確保安全。

這些磁鐵可由硬盤(pán)制造商或電機組件直接重復使用,或調整大小或形狀以用于其他用途,或加工成稀土金屬?;厥辗椒ㄟm用于其他含有稀土磁鐵的消費品,例如廢棄的電動(dòng)機、家用電器以及供暖和空調系統。

動(dòng)力技術(shù)公司

總部位于達拉斯的 Momentum Technologies (NYSE: MNT) 持有 ORNL 膜提取技術(shù)的單獨許可,該技術(shù)結合使用中空纖維膜、有機溶劑和中性萃取來(lái)選擇性回收釹、鏑和鐠等稀土元素。

該公司還獲得了橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的 3D 打印技術(shù)許可,并計劃生產(chǎn)首批由可再生材料制成的 3D 打印磁鐵,用于電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)力渦輪機和高速鐵路。

Momentum 已經(jīng)擁有橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室 3D 打印磁鐵技術(shù)的非獨家許可,并計劃將首款由回收材料制成的 3D 打印磁鐵商業(yè)化。ORNL 已經(jīng)證明能機械加工的大連工廠(chǎng),3D 打印磁鐵的性能優(yōu)于傳統方法制造的磁鐵,可用于電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)力渦輪機和高速鐵路。Momentum 還持有另外兩項 ORNL 技術(shù)許可,涉及從電子垃圾中回收稀土礦物和磁鐵。

Momentum 首席執行官普雷斯頓·布萊恩特 (Preston Bryant) 表示:“通過(guò)整合美國能源部關(guān)鍵材料研究所和橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的技術(shù),我們可以利用從硬盤(pán)中回收的再生材料制成可持續的低成本磁鐵國內供應?!?/p>

歐洲研究項目 - 剩磁

專(zhuān)注于硬盤(pán)驅動(dòng)器 (HDD) 內稀土磁鐵的回收。僅在英國,每年就有大約 400-500 萬(wàn)個(gè)硬盤(pán)驅動(dòng)器在被大量拆解后被丟棄,并且只有主要材料被回收。這意味著(zhù)現代電子產(chǎn)品運行所必需的寶貴資源的大量損失。

加工機釹鐵硼怎么用_機加工釹鐵硼_釹鐵硼機加工工藝

該項目開(kāi)發(fā)了一種全新的全自動(dòng)工藝,利用光學(xué)和磁場(chǎng)對不同型號的硬盤(pán)進(jìn)行分類(lèi),精確切割包含磁鐵的硬盤(pán)邊緣。然后通過(guò)一種名為氫爆炸的專(zhuān)利機制將磁鐵與其他材料分離,并轉化為粉末,準備重新用于制造新磁鐵。

“雖然磁鐵的成分每年都在變化,但磁鐵再研磨粉末的可重復性非常好,”C-Tech 項目協(xié)調員 David Gardner 說(shuō)。

該項目已成功加工硬盤(pán)驅動(dòng)器,并以與原始材料相同或更低的成本生產(chǎn)出燒結和粘結磁體。歐洲市場(chǎng)是稀土磁體的最大消費市場(chǎng)之一,這些磁體可以提供寶貴的可再生磁性材料來(lái)源。

背景:REMANENCE 涉及九個(gè)歐洲合作伙伴:C-Tech、Chalmers Industriteknik、伯明翰大學(xué)、LEITAT、Stena、Kolektor、Acreo、Magneti Ljubjana 和 AB Industries。

背景:REMANENCE 涉及九個(gè)歐洲合作伙伴:C-Tech、Chalmers Industriteknik、伯明翰大學(xué)、LEITAT、Stena、Kolektor、Acreo、Magneti Ljubjana 和 AB Industries。

城市挖掘

Urban Mining(城市采礦公司或UMC)成立于2012年,總部位于德克薩斯州奧斯汀。外媒稱(chēng),它是全球唯一一家商業(yè)化釹鐵硼磁體回收制造商。利用來(lái)自終端產(chǎn)品應用中的磁體作為原材料,他們已經(jīng)獲得一項工藝專(zhuān)利,通過(guò)該工藝他們可以重新加工并生成新的定制磁體。UMC的磁體不僅與原材料相比性能有所提高,而且UMC使用回收磁體作為原材料這一事實(shí)使其能夠保護自己免受原材料價(jià)格波動(dòng)的影響并影響其他市場(chǎng)。這一過(guò)程被稱(chēng)為“Magnet-to-Magnet”或M2M?。以這種方式生產(chǎn)磁體可以降低能耗、減少環(huán)境影響并占用更少的垃圾填埋場(chǎng)空間。

優(yōu)勢

與原始材料制成的磁鐵相比,每噸磁鐵可減少11噸二氧化碳排放量;

僅使用傳統磁鐵制造所需能源的52%(如果不包括采礦,則進(jìn)一步降低到9%);

不產(chǎn)生酸性廢水,也不釋放或產(chǎn)生放射性廢物副產(chǎn)品(相比之下機加工釹鐵硼,傳統稀土礦開(kāi)采每生產(chǎn)一噸磁鐵就會(huì )產(chǎn)生一噸酸性放射性廢水);

減少致癌物質(zhì)、煙霧、呼吸影響和臭氧消耗。

關(guān)鍵材料研究所 (CMI)

一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)出一種新的回收工藝,只需幾個(gè)步驟就能將廢棄的硬盤(pán)驅動(dòng)器(HDD)磁鐵轉化為新的磁鐵材料,并解決“變電子垃圾為寶”常見(jiàn)的經(jīng)濟和環(huán)境問(wèn)題。

艾姆斯實(shí)驗室的科學(xué)家、CMI 研究團隊成員瑞安·奧特 (Ryan Ott) 表示,隨著(zhù)全球廢棄電子產(chǎn)品的數量持續增長(cháng),關(guān)注廢物流中最普遍的寶貴稀土磁鐵來(lái)源——硬盤(pán)是有意義的,硬盤(pán)是一種相對集中的廢棄資源。

“從電子垃圾中獲取稀土元素的方法有很多,其中一些方法非常有效,但另一些方法會(huì )產(chǎn)生不需要的副產(chǎn)品,而回收的元素仍需要融入新的應用中,”奧特說(shuō)?!霸谶@里,我們盡可能地省去了加工步驟,直接從廢磁鐵到最終產(chǎn)品,也就是新磁鐵?!?/p>

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——收集廢舊硬盤(pán)磁鐵,去除所有保護涂層。將磁鐵粉碎,然后使用等離子炬沉積在基材上,合成厚度為 1/2 至 1 毫米的涂層??筛鶕に嚳刂贫ㄖ谱罱K產(chǎn)品的屬性。

雖然新磁性材料沒(méi)有保留原始材料的優(yōu)異磁性能,但它可能滿(mǎn)足市場(chǎng)對經(jīng)濟選擇的需求,在這種市場(chǎng)中不需要高強度稀土磁體,但鐵氧體等性能較低的磁體又不夠用。

該方法也是在小空間內生產(chǎn)強磁鐵的有效方法,例如在時(shí)尚的手持電子設備中。

“這一工藝的減廢效果實(shí)際上是雙重的。我們不僅重新利用了廢棄的磁鐵,”奧特說(shuō)?!拔覀冞€減少了用大量材料制造薄而小的幾何磁鐵所產(chǎn)生的廢物量?!?/p>

此前,行業(yè)前沿從成本角度強烈質(zhì)疑3D打印的可行性。確實(shí),無(wú)論從材料還是設備成本都非常高,而且量產(chǎn)成本會(huì )更高,而且展會(huì )演示中看到的3D打印作品質(zhì)量實(shí)在不盡如人意。

當然,我們不能一概而論。釹鐵硼回收結合3D增材制造機加工釹鐵硼,應該具有獨特的經(jīng)濟效益機械技工,因為它環(huán)保、節約循環(huán)經(jīng)濟。然而,回收的釹鐵硼經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的機械加工后再使用。這種邏輯看似成立,但實(shí)際上并沒(méi)有考慮到材料隨時(shí)間的老化(降解)。

然而,這些回收的磁鐵仍然可以發(fā)揮有用的功能,特別是在較弱的鐵氧體磁鐵不足的應用中。

此外,Momentum的3D項目還有自己獨特的經(jīng)濟學(xué),主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面:

一是美國缺乏經(jīng)濟上可開(kāi)發(fā)的稀土資源,廢物利用具有科學(xué)性、經(jīng)濟性;

第二,這個(gè)工業(yè)制造項目屬于循環(huán)經(jīng)濟,值得推廣,不浪費資源,不破壞環(huán)境。

第三,這個(gè)項目可能只是硬盤(pán)回收利用中的一個(gè)環(huán)節,類(lèi)似副產(chǎn)品生產(chǎn);也類(lèi)似寶鋼集團白云鄂博礦冶煉鐵后生產(chǎn)稀土。

因此,Momentum的方案具有保護環(huán)境、節約資源、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的優(yōu)勢,而且單從環(huán)保角度看,其成本相對較低。

另外,三菱材料于2016年3月18日宣布,開(kāi)發(fā)出一種可從廢棄家電馬達中高效回收稀土元素的技術(shù)。利用該技術(shù)回收、精煉的稀土元素可作為稀土磁鐵供再利用。

目前,新生產(chǎn)的磁鐵的磁力遠不及前代產(chǎn)品。事實(shí)上,新生產(chǎn)的常規釹磁鐵的磁力將比采用這種制造工藝生產(chǎn)的磁鐵大得多。

另一方面,這些稀土磁鐵的制造和采購成本比從礦石中開(kāi)采的磁鐵要低得多,而且它們仍然足夠小,可以用于需要薄磁鐵的小型手持電子設備,例如手機。

總體來(lái)看,增材制造的原材料準備、整體成本,以及工藝下的材料性能表現可能還存在較大的問(wèn)題。

本文于 2019 年 8 月編輯