为什么稀土回收是罕见的，我们可以做些什么

本文首先出现了奴隶子。

耳塞，触摸屏，CFL，带有温暖的发光，可充电电池和电源窗口：我们大多数人都认为这件事是理所当然的。当我们这样做时，我们也认为一组被称为稀土金属的一组元素，其特殊的电子和磁性特性使其成为许多21世纪技术的关键组成部分。这17个元素实际上足够丰富 - 你可能在你的后院有一些 - 但除了几矿沉积物外，它们的性质是在低浓度下发现，使它们难以收集。由于它们是手机，硬盘，混合动力汽车，风力涡轮机等具有暴涨需求的产品的组成部分，因此稀土金属也飙升。

据近2010年，中国产生了大约97％的世界稀土元素供应。该国国家决定限制出口，这推翻价格通过屋顶。

“一些稀土的价格上涨了2,000％等，”稀土矿业公司Jim Sims莫尔富尔普说最近重新打开了一个快门的稀土矿在加利福尼亚。稀土元素价格以来已经下降，现在不那么挥发 - 部分归功于开放或重新开放莫雷克矿和世界各地的其他人。尽管如此，公司和各国仍在努力燃烧，以确保自己有足够的稀土流。

正在探索的一种选择是从二手产品中回收稀土金属。您可能认为从产品中恢复稀土比从地面提取物品更容易，但它并不像听起来那么容易。鉴于这些产品对现代生活的重要性，世界各国政府正在资助研究，以便回收更可行的选择。一些公司已经发现它有价值。

不路边

回收稀土元素并不像回收玻璃或塑料一样容易 - 挑战几乎是几乎每一层。

对于一件事，元素以较小的量存在于手机等内容中。随着部件变小，所以使用的材料数量。例如，在触摸屏中，元件以分子尺寸的整个材料分布。

“它实际上越来越难以回收电子产品，”阿梅斯艾米斯·艾梅，爱荷华州的亚历克斯国王说：关键材料研究所- 美国能源资助的“创新枢纽”部专注于确保政府确定的五种稀土金属的策略。“我们曾经拥有手机，您可以在那里抢出电池，这可能是回收的最大单一目标。使用智能手机，建成这些东西，以便至少不容易地获得电池。”

手机通常通过粉碎，粉碎和研磨成粉末来再循环。然后将粉末分离成组件材料以进行处理或回收。但新的手机融入了比以往更多的元素 - 总共约65左右。（对于比较，所有行业仅使用大约85个元素。）这使得粉末是比旧手机分开更复杂的混合物。“在岩石中比来自蜂窝电话分离稀土元素更容易，”国王说。

为了将这些材料分开，通常意味着“非常激进的溶剂或非常高的温度熔融金属加工。这并不简单，”耶鲁大学工业生态学家托马斯格拉德尔说。

由于令人讨厌的材料或需要大量的能量，在某些情况下，回收可能比首先为金属开采更大的环境伤害。“需要分析的情况来确定给定的产品是否是一个良好的回收候选者，”格拉德尔说。

最近的一项研究通过回收计算机硬盘与挖掘相同数量的原始材料，计算生产一千克稀土金属钕的完全能量和环境影响。在考虑的情况下，再循环的人类毒性得分超过80％以上，比矿业低80％，使用近60％的能量。然而，Graedel注意到，“该实施例以磁铁中使用的合金形式恢复钕。”如用作玻璃着色剂的应用需要将其减少回元素形式，这将需要更多的资源。

研究人员，由Benjamin Sprecher领导材料创新研究所在Delft，荷兰，还发现，粉碎硬盘循环导致90％的钕损失。研究人员写道，“粉碎材料的大量物质造成的巨额损失对这种类型的回收的有用性充满了严重的疑虑，”研究人员写道。他们提出了一种方法，其中硬盘驱动器用手分开，作为解决这个问题的方式。

当少量稀土是复杂混合物的一部分时，分离可能过于昂贵，无法单独为这些元素合理地证明，有些人建议电子产品中的更有价值的元素，例如金，钯和铱，可以在经济上重新回收。“这可能是稀土将支付处理加工和黄金，铂金和钯的价格将是现金流量，”爱达荷国家实验室埃里克·彼得森说，才能引领稀土重用和回收研究方案关键材料研究所。

解决循环，关键材料研究所和其他研究小组的环境和经济问题，包括一个欧洲财团，正在测试超临界二氧化碳，离子液体，电化学方法，以及改善稀土回收前景的策略。

获得货物

虽然回收稀土的技术挑战是大量的，但格拉德尔说，他们不是主要问题。“我认为这是公平的说，我们通过回收稀土等许多其他事情的最大挑战是收集的挑战，”他说。“它更像是社会和监管挑战，而不是技术挑战。”

由于目前的价格压力，并且很少有需要回收的法律，试图让材料恢复几乎没有动力。截至2011年，不到1％的稀土被回收。人们倾向于囤积或抛出旧手机。在它们中可能有超过两次稀土电机的汽车，从挡风玻璃刮水器到后视镜调整，不会正式恢复。许多电子产品最终在发展中国家最终，他们最终可能以不安全或低效的方式拆除。甚至由于管中的汞而被法律回收的荧光灯灯泡均仅以约30％至35％的速率再循环。

许多专家说，荧光灯泡的现有回收基础设施使其成为稀土回收的良好候选人。荧光灯灯泡利用稀土元素填充彩光谱：粉末中的红色和绿色磷光体在灯的内部是稀土元素铕和铽。回收商收集灯泡，玻璃和金属部件的灯泡，但他们传统上倾倒了含有线管的含稀土的白色粉末。有些公司现在正在恢复这些公司。

虽然LED灯可能正在流行，但Peterson说，虽然众多荧光和紧凑的荧光灯泡将在几十年来上使用，所以它们仍然是回收的良好目标。LED也使用稀土，但比荧光灯泡更小，并且以使它们更难以回收的方式。“我不相信，有可能以经济的方式从LED中提取稀土，”国王指出。

另一个推动稀土回收的有希望的领域是在产业中仍然集中的产品，而不是散发到消费者手中。尖端风力涡轮机在其电机中使用稀土磁铁;钕和镝制造超强强大的磁铁，允许更强大的电机和更简单的机械设计。对于海上风电场，维护并不小壮举，因此公司倾向于安装最可靠的选项 - 其中包含数百千克的稀土元素。因为它们包含如此大量 - 并且因为它们集中在固定风电场中 - 从风力涡轮机中回收稀土比从远方的产品回收它们的回收更可行。“他们有一个更好的机会，第二次生活幸福，”格拉德尔说。

尽管存在挑战，但有些公司正在努力使稀土回收工作。法国化学公司Rhodia宣布多次稀土回收项目。三菱电气报告2012年，它正在从空调中恢复和回收稀土磁铁，日立宣布开发用于硬盘驱动器和空调的磁铁回收机，意图将该技术带入商业操作。本田去年宣布，它开始从混合动力汽车电池中恢复稀土元素。

设计回收

设计前瞻性和更好的规划在含有稀土的产品之前，可以帮助回收变得更加成功，一些专家备忘录。

彼得森说，一种方法是早期进行分离。“如果你有很少的稀土磁铁，一旦你粉碎它们，所有磁性材料，粉末，都会坚持任何[含铁]的东西，你会失去它们，”他说。“我们不知道如何在这个国家制造回收性的东西，特别是。我们必须学会如何做到这一点。”

产品可以设计成更容易拆除。例如，国王说，他的团队正试图将荧光粉与展示玻璃分开在手机上。他说：“你可以要求制造商提出一种方法，以便在寿命结束时让展示玻璃掉，”在手机被粉碎之前，他说。

另一种可能性是将稀土分离在设备内。“我们正在使用几种电子制造商来了解如何制造板的方式，以便您可以在携带别人之前从董事会中脱离某些部件，”Peterson说。一个示例可能是在层中构建电路板，不同高度的不同材料，因此可以顺序地刮掉它们。彼得森表示，可以设计含模块稀土金属的组件。

供需

当然，这一切都假设了足够的准备回收电子产品 - 这可能不是现在安全的假设。例如，风力涡轮机有20到30年的寿命，这意味着几乎没有人已经准备回收。

在最近的一项研究中，绿色学院的Jelle Roisimaker（荷兰人）在荷兰和同事中，计算了从计算机硬盘，混合动力汽车和风力涡轮机中的磁铁回收的稀土潜力，假设每种情况下100％恢复。他们发现，随着需求起飞的情况下，可用于回收的可用于回收的金额至多10％至15％的需求。甚至进一步朝向2020年跌至2020年。只有计算机硬盘可供回收。

尽管如此，随着汽车和风力涡轮机到达其寿命的结束，2030年的回收可能理论上可以满足需求的20％以上。“从长远来看，它可能产生重大影响，”拉伸演员指出。

在经济学，立法或需求上赶上，一个想法是为了将未来捕获在其设备中的金属。

“有人说我们应该填装它，并等待更好的技术，”拉斯莫德说。“这就是城市采矿的想法。如果你有空间，如果它没有危险，你可以安全地填装它，当我们确实知道该怎么办才能保持金属。”

随着新的回收策略正在开发和对每天生长的稀土元素的需求，这一时刻可能不会太远。

钕铁硼稀土磁铁的图像丹汉曼通过Shutterstock.