Компания Nissan Motor и Университет Васэда объявили о начале испытаний в Японии совместно разработанного технологического процесса, позволяющего эффективно извлекать из двигателей электромобилей высокочистые соединения редкоземельных элементов.
В большинстве двигателей электромобилей используются неодимовые магниты, которые содержат редкоземельные металлы, такие как неодим и диспрозий. Сокращение использования дефицитных редкоземельных элементов важно не только для снижения воздействия на окружающую среду процесса их добычи и переработки, но и ради стабилизации баланса спроса и предложения, нарушения которого приводят к ценовым колебаниям как для производителей, так и для потребителей.
Чтобы использовать ограниченные и ценные ресурсы более эффективно, с 2010 года Nissan еще на стадии проектирования стремится уменьшить количество тяжелых редкоземельных элементов (РЗЭ) в магнитах двигателя. Кроме того, автопроизводитель перерабатывает РЗЭ, извлекая из двигателей и возвращая поставщикам магниты, которые не соответствуют производственным стандартам. В настоящее время для этого требуется несколько этапов, включая ручную разборку и извлечение деталей. Поэтому для увеличения объемов переработки в будущем важна разработка более простого и экономичного процесса.
С 2017 года компания Nissan сотрудничает с Университетом Васэда, который имеет большой опыт исследований в области переработки и плавки цветных металлов. В марте 2020 года в рамках этого сотрудничества был успешно разработан пирометаллургический процесс, не требующий разборки двигателя. Цель нынешних испытаний — обеспечить практическое внедрения новой технологии к середине 2020-х годов.
Этапы утилизации двигателей по новой технологии Nissan и Университета Васэда:
- В двигатель добавляют науглероживающий материал и чугун, затем двигатель нагревают как минимум до 1400 °C, и он начинает плавиться
- Для окисления РЗЭ к расплавленной смеси добавляется оксид железа
- В расплавленную смесь добавляют небольшое количество флюса на основе боратов, способного растворять оксиды редкоземельных элементов даже при низких температурах и позволяющего с высокой эффективностью извлекать РЗЭ
- Расплавленная смесь разделяется на два жидких слоя: слой расплавленного оксида (шлак), содержащий РЗЭ и всплывающий вверх, и слой сплава железа с углеродом (Fe-C) с более высокой плотностью, опускающийся на дно
- Затем РЗЭ извлекаются из шлака
Испытания показали, что с помощью этого процесса из двигателей можно извлечь 98% РЗЭ. Данный метод также примерно на 50% сокращает процесс извлечения и время работы по сравнению с существующим методом, поскольку нет необходимости ни размагничивать магниты, ни снимать и разбирать их.
В будущем Унивеситет Васэда и компания Nissan намерены продолжить масштабные испытания на своих объектах для разработки методов практического применения процесса. Nissan также будет производить сбор двигателей утилизируемых электрифицированных автомобилей и продолжит разработку своей системы утилизации.