최근 연구에서는출판됨~에공학교토대학 연구진은 수명이 다한 자석에서 희토류 원소(REE)를 효율적으로 분리하고 재활용하는 새로운 방법을 공개했습니다.선택적 추출-증발-전기분해(SEEE) 프로세스로 알려진 이 혁신적인 프로세스는 재활용 기술을 크게 발전시키고 탄소 중립을 향한 글로벌 노력을 지원할 것을 약속합니다.

REE, 특히 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy)은 다음을 포함한 다양한 친환경 기술에 사용되는 고성능 자석의 필수 구성 요소입니다.전기 자동차(EV) 및 풍력 터빈.이러한 기술에 대한 수요가 급증함에 따라 효율적인재활용이러한 중요한 재료 중 중요한 것이 되었습니다.새로운 SEEE 공정은 전통적인 습식 야금 기술에 대한 매우 효율적이고 환경 친화적인 대안을 제공함으로써 이러한 요구를 해결합니다.

교토대학교 첨단 에너지 연구소의 노히라 도시유키(Toshiyuki Nohira) 교수와 그의 팀이 주도한 이번 연구에서는 이 새로운 공정이 에너지 효율적인 기술에 널리 사용되는 Nd 자석의 재활용을 어떻게 변화시킬 수 있는지 탐구합니다.전통적인 재활용 방법에는 환경에 상당한 영향을 미치는 복잡하고 에너지 집약적인 프로세스가 포함되는 경우가 많습니다.이와 대조적으로 SEEE 프로세스는 보다 지속 가능하고 정확하도록 설계되었습니다.

SEEE 프로세스에는 세 가지 주요 단계가 포함됩니다.

1. 선택적 추출: 다음을 포함하는 용융염 혼합물을 사용염화칼슘(CaCl₂) 그리고염화마그네슘(MgCl₂), 이 프로세스는 자석 스크랩에서 REE를 추출합니다.불화칼슘(CaF) 첨가₂)은 증발 손실을 제어하고 추출 효율을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
2. 선택적 증발: 그런 다음 프로세스에서는 남은 추출제와 부산물을 제거하여 REE를 농축합니다.
3. 선택적 전기분해: 마지막으로 추출된 REE는 서로 다른 형성 전위를 기반으로 전기화학적으로 분리됩니다.이 단계를 통해 고순도 Nd 및 Dy 금속을 회수할 수 있습니다.

이 연구의 결과는 유망하다.SEEE 공정은 Nd의 경우 96%, Dy의 경우 91%의 회수율을 달성했으며 두 금속 모두 90%가 넘는 순도에 도달했습니다.이러한 중요한 요소를 분리하고 재활용하는 데 있어서 이러한 수준의 효율성과 정확성은 현재 방법에 비해 상당한 발전입니다.

이번 연구의 의미는 광범위하다.전기차 수요가 늘어나면서재생 가능 에너지 원계속해서 성장함에 따라 효과적인 재활용 솔루션에 대한 필요성도 커지고 있습니다.SEEE 프로세스는 REE의 안정적인 공급을 보장하는 동시에 상당한 환경 비용을 초래하는 새로운 채굴 활동에 대한 의존도를 줄이는 데 중추적인 역할을 할 수 있습니다.

또한 SEEE 프로세스는 Nd 자석 재활용에만 국한되지 않습니다.연구원들은 이것이 핵연료 재처리와 같은 다른 응용 분야에 적용되어 다양한 부문에 걸쳐 잠재적인 영향을 확대할 수 있다고 믿습니다.

SEEE 프로세스는 상당한 잠재력을 입증했지만, 연구원들은 이를 산업 응용 분야에 완전히 통합하려면 추가 기술 조사가 필요하다는 점을 인정합니다.그럼에도 불구하고, 초기 결과는 재료 재활용 및 환경 지속 가능성 분야에서 중요한 진전을 의미합니다.

이 연구는 지구 환경 목표에 부합하는 솔루션을 개발하는 데 있어 첨단 연구가 중요한 역할을 한다는 점을 강조합니다.세계가 보다 지속 가능한 미래를 향해 나아가면서 REE 재활용과 관련된 문제를 극복하고 탄소 중립 기술로의 광범위한 전환을 지원하려면 SEEE 프로세스와 같은 혁신이 필수적입니다.

추가 정보:Hang Hua 외, 용융염에서 매우 효율적이고 정밀한 희토류 원소 분리 및 재활용 공정,공학(2024).DOI: 10.1016/j.eng.2022.12.013

제공자:공학