Достижения в области редкоземельных материалов и технологий переработки

Полировальные материалы на основе редкоземельных металлов

Обзор отрасли и потребление

Редкоземельные полировальные материалы, в основном состоящие из оксида церия и композитного оксида лантана-церия, играют ключевую роль в различных отраслях промышленности, в частности, в полировке крышек смартфонов. В 2020 году объем потребления этих материалов в Китае достиг примерно 30 000 тонн, что было обусловлено потребностями крупнейших корпораций в этом секторе. Широкое применение этих полировальных материалов свидетельствует об их исключительной важности для поддержания стандартов качества, предъявляемых к современным электронным устройствам.

Однако отрасль сталкивается с серьезными проблемами, в частности, с избытком производственных мощностей. Перемещение малых и средних предприятий (МСП) усугубило эту проблему, что привело к фрагментации рынка. Такое перемещение часто приводит к несоответствию производственных стандартов и усилению экологического давления, что еще больше усложняет управление динамикой спроса и предложения.

Для решения этих проблем крайне важны стратегические инициативы, направленные на консолидацию и стандартизацию. Содействуя сотрудничеству между ключевыми игроками и поощряя внедрение передовых производственных технологий, отрасль сможет добиться более сбалансированной и устойчивой траектории роста.

Влияние COVID-19 и 5G на рынок

Пандемия COVID-19 оказала глубокое влияние на мировой рынок смартфонов и дисплейных панелей, вызвав сбои в цепочках поставок и временное снижение потребительского спроса. Однако быстрое восстановление Китая характеризовалось заметным всплеском продаж смартфонов 5G. Ожидается, что такое оживление рынка значительно повысит спрос на редкоземельные полировальные порошки, в частности оксид церия и композитный оксид лантана-церия, которые необходимы для полировки крышек телефонов 5G.

Переход на технологию 5G не только повышает скорость передачи данных, но и требует более совершенных и прочных материалов для компонентов смартфонов. Процесс полировки чехлов для телефонов 5G требует более высокой точности и эффективности, что стимулирует потребление редкоземельных полировальных порошков. В результате прогнозируется рост спроса на эти материалы, отражающий более широкий технологический прогресс в мобильной индустрии.

Эта тенденция подчеркивает критическую роль редкоземельных материалов в поддержке перехода к передовым технологиям, подчеркивая важность непрерывных инноваций и устойчивости цепочки поставок перед лицом глобальных вызовов.

Высокочистые редкоземельные металлы

Национальный спрос и сферы применения

В 2020 году национальный спрос на редкоземельные металлы превысит 100 000 тонн, что отражает значительный рост их использования в различных высокотехнологичных отраслях. Редкоземельные металлы высокой чистоты, в частности, незаменимы для передовых приложений, таких как материалы для оптоэлектронных дисплеев и супермагнитострикционные материалы. Эти материалы имеют решающее значение для повышения производительности и эффективности устройств - от смартфонов до медицинских систем визуализации.

Чтобы соответствовать строгим требованиям к чистоте, используется целый ряд сложных методов очистки. Для достижения сверхвысоких уровней чистоты обычно используются такие методы, как вакуумная дистилляция и региональная плавка. Вакуумная дистилляция, например, предполагает разделение элементов под пониженным давлением, что позволяет устранить летучие примеси. Региональная плавка, с другой стороны, основана на перераспределении примесей на границе раздела твердого тела и жидкости, что позволяет сконцентрировать их в определенных областях и тем самым добиться более высокой чистоты оставшегося материала.

Эти методы очистки не только необходимы для поддержания качества редкоземельных металлов, но и играют решающую роль в обеспечении надежности и долговечности изделий, в которых они используются. Таким образом, постоянное совершенствование технологий очистки играет ключевую роль в поддержании роста и инноваций в секторе редкоземельных материалов.

Технологические разработки

Последние достижения в области очистки редкоземельных металлов обусловлены необходимостью достижения сверхвысоких уровней чистоты, которые имеют решающее значение для применения в материалах для оптико-электронных дисплеев и супермагнитострикционных материалах. Исследователи все больше внимания уделяют интеграции нескольких методов очистки для повышения эффективности и результативности процесса очистки.

Один из наиболее заметных подходов включает в себя сочетание методов вакуумной дистилляции и зонной плавки. Вакуумная дистилляция позволяет удалить летучие примеси, а плавление помогает рафинировать металл, затвердевая из жидкого состояния. Такая стратегия с использованием двух методов обеспечивает более тщательный процесс очистки, что приводит к получению металлов с более высоким уровнем чистоты.

Еще один инновационный метод включает в себя плазменный нагрев и зонную плавку. Плазменный нагрев, при котором для нагрева материала используется высокоэнергетическая плазма, облегчает удаление неметаллических включений и других примесей. В сочетании с зонной плавкой этот метод способствует дальнейшему рафинированию металла за счет создания движущейся расплавленной зоны, которая застывает в более чистую форму.

Эти технологические разработки не только повышают качество редкоземельных металлов, но и прокладывают путь к более устойчивым и эффективным производственным процессам. Объединение нескольких методов очистки представляет собой значительный шаг вперед в удовлетворении растущего спроса на высокочистые редкоземельные металлы в различных высокотехнологичных отраслях промышленности.

Технология переработки новых редкоземельных материалов

Стратегическое значение и влияние на окружающую среду

Редкоземельные элементы (РЗЭ) не только необходимы для современных технологий, но и являются важнейшими стратегическими ресурсами. Эти элементы являются неотъемлемой частью широкого спектра высокотехнологичных приложений, от военного оборудования до систем возобновляемой энергии. Однако добыча и переработка РЗЭ сопряжены со значительными экологическими издержками. Процессы добычи и переработки часто приводят к значительной деградации земель, загрязнению воды и воздуха. Например, захоронение пустой породы и хвостов, образующихся при добыче, может привести к загрязнению местных водных источников, создавая долгосрочные риски как для здоровья людей, так и для экосистем.

Расширенная переработка стала ключевым решением для смягчения этих экологических последствий. Извлечение РЗЭ из отслуживших свой срок продуктов и промышленных отходов позволяет не только снизить потребность в новой добыче, но и минимизировать сопутствующий экологический след. В настоящее время в мире разрабатывается и внедряется несколько инновационных методов рециркуляции. Эти методы включают извлечение РЗЭ из электронных отходов, магнитов, катализаторов и оптических материалов. Каждый из этих подходов ориентирован на конкретные виды отходов, что обеспечивает эффективное и рациональное извлечение РЗЭ.

Кроме того, переработка РЗЭ может помочь решить геополитические проблемы, связанные с их поставками. Многие РЗЭ сосредоточены в нескольких странах, что приводит к уязвимости цепочки поставок. Развивая переработку, страны могут снизить зависимость от иностранных источников и повысить свою стратегическую автономию. Эта двойная выгода - сохранение окружающей среды и стратегическая независимость - подчеркивает важность инвестиций в передовые технологии рециклинга.

Методы переработки и области применения

Для извлечения редкоземельных элементов из различных видов отходов используются различные методы переработки, каждый из которых ориентирован на конкретные материалы и направлен на достижение максимальной эффективности. К таким методам относятся:

• Извлечение из промышленных отходов: Этот процесс включает в себя извлечение редкоземельных элементов из отходов, образующихся в результате промышленной деятельности, таких как выброшенное оборудование и электронные компоненты. Для выделения и очистки элементов из сложных смесей используются передовые технологии сепарации.

• Восстановление магнитных материалов: Магнитные материалы, часто содержащие редкоземельные элементы, такие как неодим и диспрозий, извлекаются с помощью специализированных методов магнитной сепарации. Эти методы особенно эффективны для переработки магнитов, используемых в электромобилях и ветряных турбинах.

• Каталитическое восстановление материалов: Каталитические нейтрализаторы в автомобилях содержат драгоценные и редкоземельные металлы. Переработка этих материалов включает химические процессы для извлечения и очистки металлов, которые затем могут быть повторно использованы в новых каталитических преобразователях.

• Переработка оптических функциональных материалов: В оптических устройствах, таких как линзы и экраны, часто используются редкоземельные элементы для придания им уникальных оптических свойств. Переработка этих материалов включает в себя точные химические и физические процессы для извлечения элементов без ухудшения их оптических качеств.

• Переработка материалов для хранения водорода: Материалы, используемые для хранения водорода, такие как сплавы на основе редкоземельных элементов, перерабатываются путем термической и химической обработки. Эти процессы обеспечивают извлечение ценных редкоземельных элементов для повторного использования в новых системах хранения водорода.

Каждый из этих методов предназначен для конкретных типов отходов и использует специальные технологии для эффективного извлечения редкоземельных элементов, способствуя экологической устойчивости и сохранению ресурсов.