مقدمه

شرکت Flash Metals USA، زیرمجموعه Metallium Limited، گام‌های مهمی در راستای احداث اولین کارخانه تجاری بازیابی فلزات با استفاده از روش Flash Joule Heating در ایالات متحده برداشته است. این کارخانه در محوطه Technology Campus واقع در شهرستان چمبرز، تگزاس، قرار دارد. هدف از این پروژه، بازیابی پایدار و کارآمد مواد معدنی حیاتی از منابع مختلف، از جمله ضایعات الکترونیکی است. این پیشرفت، نه تنها به کاهش وابستگی به منابع خارجی کمک می‌کند، بلکه با کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از استخراج سنتی، به توسعه پایدار نیز یاری می‌رساند.

روش Flash Joule Heating، که در اصل برای تولید گرافن از منابع کربنی مانند پسماندهای غذایی توسعه یافته بود، در سال ۲۰۲۱ توسط محققان دانشگاه رایس برای بازیابی فلزاتی مانند رودیوم، پالادیوم، طلا و نقره از ضایعات الکترونیکی، سازگار شد. این فناوری نوآورانه، با استفاده از پالس‌های الکتریکی بسیار کوتاه و شدید، مواد را به سرعت گرم کرده و باعث جداسازی و بازیابی فلزات ارزشمند می‌شود. شرکت Metallium با بهره‌گیری از این روش، قصد دارد فرصت‌های تجاری متعددی را در زمینه بازیابی فلزات حیاتی از منابع مختلف، از جمله آنتیموان، آهن‌رباهای عناصر خاکی کمیاب (REE)، ضایعات الکترونیکی غنی از عناصر خاکی کمیاب سنگین و کنسانتره‌های معدنی برگزیده، دنبال کند. این رویکرد جامع، Metallium را به عنوان یک پیشگام در عرصه بازیابی پایدار فلزات مطرح می‌کند.

روش‌شناسی

روش Flash Joule Heating (FJH) یک فناوری نوین است که از پالس‌های الکتریکی بسیار کوتاه و شدید برای گرم کردن سریع مواد و جداسازی فلزات ارزشمند استفاده می‌کند. این روش در ابتدا برای تولید گرافن توسعه داده شد، اما بعداً برای بازیابی فلزات از ضایعات الکترونیکی (e-waste) نیز به کار گرفته شد. شرکت Metallium در حال حاضر از این روش برای بازیابی طیف گسترده‌ای از فلزات حیاتی از منابع مختلف استفاده می‌کند.

طراحی آزمایش

در فرآیند بازیابی فلزات با استفاده از روش FJH، ابتدا مواد اولیه (مانند ضایعات الکترونیکی) خرد و آماده می‌شوند. سپس، این مواد در یک راکتور FJH قرار می‌گیرند و تحت پالس‌های الکتریکی شدید قرار می‌گیرند. این پالس‌ها باعث گرم شدن سریع مواد تا دمای بسیار بالا (تا ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد) می‌شوند. در این دما، فلزات تبخیر شده و از سایر مواد جدا می‌شوند. بخارات فلزی سپس سرد شده و به صورت ذرات جامد جمع‌آوری می‌شوند.

روش‌های جمع‌آوری داده

برای ارزیابی کارایی روش FJH، داده‌های مختلفی جمع‌آوری می‌شوند، از جمله:

• میزان بازیابی فلزات: این داده نشان می‌دهد که چه مقدار از فلزات موجود در مواد اولیه با استفاده از روش FJH بازیابی شده است.
• خلوص فلزات بازیابی شده: این داده نشان می‌دهد که فلزات بازیابی شده چقدر خالص هستند.
• مصرف انرژی: این داده نشان می‌دهد که چه مقدار انرژی برای بازیابی هر واحد فلز با استفاده از روش FJH مصرف شده است.
• هزینه‌های فرآیند: این داده نشان می‌دهد که کل هزینه‌های بازیابی فلزات با استفاده از روش FJH چقدر است.

تکنیک‌های تحلیلی

داده‌های جمع‌آوری شده با استفاده از تکنیک‌های مختلفی تحلیل می‌شوند، از جمله:

• طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-MS): برای تعیین میزان و نوع فلزات موجود در مواد اولیه و فلزات بازیابی شده.
• میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM): برای بررسی ساختار و مورفولوژی مواد اولیه و فلزات بازیابی شده.
• آنالیز عنصری: برای تعیین ترکیب شیمیایی مواد اولیه و فلزات بازیابی شده.

نتایج

شرکت Metallium گزارش داده است که نتایج بسیار خوبی از آزمایش فناوری خود بر روی ضایعات الکترونیکی به دست آورده است:

• طلا: بازیابی ۱۰۰% طلا از ضایعات الکترونیکی با عیار ۵۵۱ گرم در تن (بیش از ۱۰۰ برابر بالاتر از عیار معمول معادن اولیه).
• نقره: بازیابی ۹۷% نقره از ضایعات الکترونیکی با عیار ۲۸۰۴ گرم در تن.
• آنتیموان: بازیابی ۹۸% آنتیموان از ضایعات الکترونیکی با عیار ۳.۱۳%.

این نتایج نشان می‌دهند که روش FJH می‌تواند یک روش بسیار کارآمد برای بازیابی فلزات ارزشمند از ضایعات الکترونیکی باشد.

بحث و بررسی

نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که روش Flash Joule Heating (FJH) یک فناوری امیدوارکننده برای بازیابی فلزات حیاتی از منابع مختلف، به ویژه ضایعات الکترونیکی، است. این روش می‌تواند به طور قابل توجهی میزان بازیابی فلزات را افزایش داده و در عین حال، اثرات زیست‌محیطی ناشی از استخراج سنتی را کاهش دهد. علاوه بر این، روش FJH می‌تواند به کاهش وابستگی به منابع خارجی فلزات حیاتی کمک کند و امنیت تأمین این مواد را برای صنایع مختلف افزایش دهد.

شرکت Metallium با سرمایه‌گذاری در این فناوری و احداث کارخانه بازیابی فلزات در تگزاس، گام مهمی در راستای توسعه پایدار و کاهش وابستگی به منابع خارجی برداشته است. این شرکت قصد دارد با گسترش این مدل در سراسر ایالات متحده، به یک رهبر در زمینه بازیابی و پالایش فلزات در این کشور تبدیل شود.

محدودیت‌ها و چشم‌اندازهای آینده

در حالی که روش FJH پتانسیل بالایی برای بازیابی فلزات حیاتی دارد، هنوز محدودیت‌هایی نیز وجود دارد. به عنوان مثال، این روش ممکن است برای همه انواع ضایعات الکترونیکی مناسب نباشد و نیاز به بهینه‌سازی بیشتری داشته باشد. همچنین، هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری از کارخانه‌های FJH ممکن است بالا باشد.

با این وجود، با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، انتظار می‌رود که روش FJH به طور گسترده‌تری در صنعت بازیابی فلزات مورد استفاده قرار گیرد. تحقیقات آینده می‌تواند بر روی بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های این روش، همچنین گسترش کاربرد آن به سایر منابع فلزات حیاتی، متمرکز شود.

نتیجه‌گیری

شرکت Flash Metals USA با پیشرفت در احداث کارخانه بازیابی مواد معدنی حیاتی در تگزاس، گام مهمی در راستای توسعه پایدار و کاهش وابستگی به منابع خارجی برداشته است. روش Flash Joule Heating (FJH) که در این کارخانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، یک فناوری نوآورانه و امیدوارکننده برای بازیابی فلزات ارزشمند از ضایعات الکترونیکی و سایر منابع است. نتایج اولیه نشان می‌دهد که این روش می‌تواند به طور قابل توجهی میزان بازیابی فلزات را افزایش داده و در عین حال، اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهد. با گسترش این فناوری، انتظار می‌رود که Metallium به یک رهبر در زمینه بازیابی و پالایش فلزات در ایالات متحده تبدیل شود.

نویسنده: Amanda Stutt
منبع مقاله: Flash Metals USA advances critical minerals recovery plant in Texas