Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

в каждом) заключено 6 000-12 000 т сплавов FeNdB. Средний срок их эксплуатации оценивается в среднем в 5 лет. Таким образом, несмотря на небольшое содержание РЗМ в отдельных устройствах, огромный масштаб их производства создаёт значительные потоки ценного вторичного сырья, безусловно требующего утилизации. Новый и растущий быстрыми темпами сектор применения редких земель — светодиоды (LED) — 21 млрд ламп в 2009 г. с темпом роста 11 % в год. Помимо ещё двух «критических» металлов — индия и галлия, они содержат редкие земли — европий, гадолиний и иттрий. В целом же окончившее жизненный цикл электронное оборудование представляет собой огромный, постоянно пополняющийся источник дорогих и дефицитных металлов и требует организации всей утилизационной цепи наряду со своевременной разработкой соответствующих технологических процессов. РФ в небольших количествах производит высокотехнологичную продукцию, поэтому у нас невелик объём производственных отходов. Однако, импортируя потребительскую электронику, электродвигатели, энергосберегающие и люминесцентные лампы и светодиоды, мы ввозим в страну значительное количество ценных и востребованных на рынке РЗЭ, безусловно требующих их сбора и утилизации. Ожидается, что полученные в результате переработки отходов редкоземельные материалы будут сглаживать в будущем возможные скачки цен и дефицит того или иного металла. Выгода для государства и общества от освоения процессов рециклинга заключается ещё и в уменьшении воздействия на природную среду; отсутствии обычной для редкоземельного минерального сырья, усложняющей его переработку и требующей дорогостоящего захоронения радиоактивной составляющей; меньшей зависимости от поставщиков сырья; снижении производственных издержек в связи с отсутствием операций горно-обогатительного профиля, предшествующих химико-технологическим процессам, и создании новых рабочих мест. Тем не менее текущий уровень переработки редкоземельных отходов и вторичного сырья остаётся крайне низким, затрагивая в основном отходы производства магнитных материалов. Принятая в настоящее время технология утилизации компьютерной техники и мобильных устройств предполагает их измельчение, что приводит к появлению отходов с низким содержанием ценных компонентов, малоинтересных бизнесу. Кроме того, среди причин вялого интереса к вторичному сырью — достаточно долгий расслабляющий период доступности и низких цен китайских карбонатов и оксидов; длительный и часто неопределённый срок эксплуатации оборудования, содержащего РЗЭ; неосведомлённость большинства потребителей конечной продукции о наличии РЗЭ в используемом оборудовании; отсутствие продуманной и разветвлённой инфраструктуры для сбора и утилизации; отсутствие законодательной базы и реальных экономических стимулов к организации этого многозвенного процесса. В нашей стране целенаправленный сбор РЗМ-содержащих отходов не осуществляется, хотя, например, попутно со сбором вышедших из употребления люминесцентных ламп и элементов питания они попадают в сферу деятельности природоохранных ведомств. Наверное, РЗМ, идущие на легирование стали и ряда сплавов в металлургии, производство стекол и керамики, сегодня вряд ли могут рассматриваться как объекты, интересные с точки зрения рециклинга, ввиду малого их содержания в конечных продуктах. В то же время использованные магнитные материалы, электроды никель-металл-гидридных аккумуляторов и отходы этих производств имеют безусловную перспективу для последующей переработки. Типичное содержание РЗМ в магнитах типа SmCo — 34-39 мас. % (кроме самария встречаются мишметалл, Pr, Ce, Nd, Gd, Dy, Er), в магнитах типа NdFeB — 23-28 мас. % (неодим частично замещается на Pr, Gd, Dy, Tb). В скрапе никель-металл-гидридных аккумуляторов обычно содержится около 33 мас. % РЗМ (преимущественно лантана, иногда мишметалла). Несмотря на невысокое содержание редких земель в использованных флюоресцентных и энергосберегающих лампах, светодиодах, жидкокристаллических мониторах и автомобильных катализаторах, извлечение их из выработавшей ресурс продукции также представляет интерес из-за высокой стоимости и дефицитности содержащихся в них элементов и по причине уже существующих производств по демеркуризации отходов ламп и извлечению платиноидов из катализаторов. Не являясь альтернативой извлечению редких земель из природного сырья, переработка некоторых видов «вторички», например ламповых фосфоров, может оказаться весьма эффективной в силу особенности их составов. Чтобы получить равное количество, например, европия, нужно переработать в 30 раз больше лопарита, в 20 раз — томторского природного концентрата по сравнению с концентратом из вышедших из употребления ламп. Применительно к тербию — в 88 раз больше лопарита и в 59 раз больше концентрата Томтора. Содержание диспрозия в магнитах системы Fe — Nd — B достигает 8,7 мас. %, тогда как в лучших по этому показателю рудных концентратах не превышает 0,1 мас. %; неодима — 23-28 против 2,92; празеодима — до 5,0 против 1,26; самария в отходах самарий-кобальтовых магнитов — 34-39 против 0,32. Соответственно, потоки реагентов, масштабы оборудования, энергозатраты, объёмы твёрдых и жидких отходов при переработке вторичного сырья уменьшаются минимум на порядок величины. В исследовании [6] показано, что ручной демонтаж магнитов в окончившем жизненный цикл оборудовании и экономически более выгоден, чем с помощью сегодняшних технологий. Наличие у нас многочисленной и неквалифицированной, в особенности женской, рабочей силы из бывших союзных республик позволяет при уровне оплаты, сопоставимом с ЖКХ, организовать легальное, социально и экономически выгодное звено, предшествующее процессу глубокой переработки скрапа. Поскольку процесс разборки экологически безвреден, его можно организовать по городским районам в составе пунктов приёма такого оборудования с централизованным вывозом рассортированного скрапа на переработку. Основные подходы к технологии рециклинга (собственно, методам переработки) редкоземельных отходов достаточно хорошо разработаны [7, 8]. В зависимости от типа перерабатываемых отходов применение могут найти как гидро-, так и 78