Учёные нашли способ извлекать более 96% редкоземельных металлов из магнитов без вреда для экологии

Исследователи из Университета Ювяскюля (Финляндия) представили инновационный метод твердофазной экстракции, который позволяет безопасно и эффективно перерабатывать постоянные магниты NdFeB. Новая технология уже запатентована.

Суть проблемы: почему переработка редкоземельных элементов критически важна?

Редкоземельные элементы, особенно неодим, стали стратегическим сырьём. Они необходимы для производства электромоторов, ветрогенераторов и систем охлаждения дата-центров. Однако текущая ситуация в отрасли далека от идеала:

• Геополитические риски: Китай контролирует львиную долю первичного производства этих металлов.

• Низкий уровень переработки: В странах Евросоюза перерабатывается лишь 1% используемых редкоземельных элементов.

• Экономическая нецелесообразность: Традиционные методы утилизации стоят дороже, чем добыча нового сырья, что делает их непривлекательными для бизнеса.

«Необходимость в новых методах очевидна», — подчёркивает доцент Яни Мойланен, руководивший исследованием совместно с профессором Ари Вяйсяненом.

Экологичное решение: одна кислота вместо коктейля реагентов

В отличие от агрессивных неорганических кислот, используемых в классических технологиях, финские химики применили органическую метансульфоновую кислоту.

Ключевые преимущества процесса:

1. Универсальность: Одна и та же кислота используется как на этапе растворения магнита, так и на этапе регенерации (очистки) сырья.

2. Минимум химикатов: Для извлечения сопутствующих материалов (например, кобальта) требуются всего два дополнительных безопасных водных раствора.

3. Простота: Технология намеренно разрабатывалась как максимально прямая и легкая в масштабировании.

«Нам удалось свести к минимуму использование различных кислот в процессе регенерации», — поясняет научный сотрудник Эмилия Виртанен.

Результаты: высокое извлечение и рекордная чистота

Разработанный метод продемонстрировал впечатляющие показатели, которые делают его экономически привлекательным для промышленности:

• Эффективность: Степень извлечения редкоземельных элементов составила более 96%.

• Качество: Чистота полученной редкоземельной фракции превысила 99%.

Как изучали фильтры: нанотомография и оптика

Для понимания физики процесса учёные провели глубокий анализ 3D-печатных фильтров, используемых в твердофазной экстракции. В работе объединились две научные школы:

• Кафедра физики (рентгеновская томография): Позволила заглянуть в микроструктуру фильтров на наноуровне.

• Кафедра химии (спектроскопия): Помогла изучить химические взаимодействия.

Что выяснили исследователи:

• Фильтры демонстрируют высокую прочность и пригодны для промышленного применения.

• Активное вещество в фильтрах чётко отделено от нейлоновой матрицы, что обеспечивает высокую эффективность извлечения.

• Измерения подтвердили стабильность структуры даже в процессе химической экстракции.

«Судя по измерениям, фильтры оказались очень прочными», — комментирует научный сотрудник Янне Юльхарью.

Вклад коллег

В проекте также приняла участие исследовательская группа профессора Мики Ластусаари из Университета Турку, которая провела дополнительные валидационные измерения фильтров.