Avanços nos materiais de terras raras e nas tecnologias de reciclagem

Materiais de polimento de terras raras

Panorama da indústria e consumo

Os materiais de polimento de terras raras, compostos principalmente por óxido de cério e óxido composto de lantânio-cério, desempenham um papel fundamental em várias indústrias, nomeadamente no polimento de placas de cobertura de smartphones.Em 2020, o consumo chinês destes materiais atingiu cerca de 30 000 toneladas, impulsionado pela procura das grandes empresas do sector.A utilização generalizada destes materiais de polimento é indicativa da sua importância crítica na manutenção dos padrões de alta qualidade exigidos pelos dispositivos electrónicos modernos.

No entanto, o sector enfrenta desafios significativos, em especial no que diz respeito ao excesso de capacidade.A deslocalização de pequenas e médias empresas (PME) agravou esta questão, conduzindo a um panorama de mercado fragmentado.Esta deslocalização resulta frequentemente em normas de produção inconsistentes e em pressões ambientais acrescidas, complicando ainda mais a gestão da dinâmica da oferta e da procura.

Para enfrentar estes desafios, são cruciais iniciativas estratégicas centradas na consolidação e na normalização.Ao promover a colaboração entre os principais intervenientes e incentivar a adoção de tecnologias de produção avançadas, a indústria pode trabalhar no sentido de alcançar uma trajetória de crescimento mais equilibrada e sustentável.

Impacto da COVID-19 e do 5G no mercado

A pandemia de COVID-19 teve um impacto profundo nos mercados globais de smartphones e de painéis de visualização, causando perturbações nas cadeias de abastecimento e um declínio temporário na procura dos consumidores.No entanto, a rápida recuperação da China foi caracterizada por um aumento notável nas vendas de smartphones 5G.Espera-se que este ressurgimento do mercado impulsione significativamente a procura de pó de polimento de terras raras, particularmente óxido de cério e óxido composto de lantânio-cério, que são essenciais para o polimento de capas de telemóveis 5G.

A mudança para a tecnologia 5G não apenas aumenta as velocidades de transmissão de dados, mas também exige materiais mais avançados e duráveis para os componentes do smartphone.O processo de polimento das capas dos telemóveis 5G exige maior precisão e eficiência, o que impulsiona o consumo de pós de polimento de terras raras.Como resultado, prevê-se que a procura destes materiais aumente, reflectindo os avanços tecnológicos mais amplos na indústria móvel.

Esta tendência sublinha o papel crítico dos materiais de terras raras no apoio à transição para tecnologias avançadas, destacando a importância da inovação contínua e da resiliência da cadeia de abastecimento face aos desafios globais.

Metais de terras raras de elevada pureza

Procura nacional e aplicações

A procura nacional de metais de terras raras ultrapassou as 100.000 toneladas em 2020, reflectindo um aumento significativo da sua utilização em várias indústrias de alta tecnologia.Os metais de terras raras de elevada pureza, em particular, são indispensáveis para aplicações avançadas, tais como materiais para ecrãs optoelectrónicos e materiais super magnetostrictivos.Estes materiais são essenciais para melhorar o desempenho e a eficiência de dispositivos que vão desde smartphones a sistemas de imagiologia médica.

Para cumprir os rigorosos requisitos de pureza, é utilizada uma variedade de métodos de purificação sofisticados.Técnicas como a destilação em vácuo e a fusão regional são normalmente utilizadas para atingir níveis de pureza ultra-elevados.A destilação em vácuo, por exemplo, envolve a separação de elementos sob pressão reduzida, o que ajuda a eliminar as impurezas voláteis.A fusão regional, por outro lado, baseia-se na redistribuição de impurezas numa interface sólido-líquido para as concentrar em regiões específicas, alcançando assim uma maior pureza no material restante.

Estes métodos de purificação não só são essenciais para manter a qualidade dos metais de terras raras, como também desempenham um papel crucial para garantir a fiabilidade e a longevidade dos produtos em que são utilizados.Os avanços contínuos nas tecnologias de purificação são, portanto, fundamentais para sustentar o crescimento e a inovação no sector dos materiais de terras raras.

Desenvolvimentos tecnológicos

Os recentes avanços na purificação de metais de terras raras foram impulsionados pela necessidade de atingir níveis de pureza ultra-altos, que são críticos para aplicações em materiais de visualização optoelectrónica e materiais super magnetostrictivos.Os investigadores estão a concentrar-se cada vez mais na integração de múltiplas técnicas de purificação para aumentar a eficiência e a eficácia do processo de purificação.

Uma abordagem notável envolve a combinação de métodos de destilação em vácuo e de fusão por área.A destilação em vácuo permite a remoção de impurezas voláteis, enquanto a fusão por área ajuda a refinar o metal, solidificando-o a partir de um estado líquido.Esta estratégia de método duplo assegura um processo de purificação mais completo, conduzindo a metais com níveis de pureza mais elevados.

Outro método inovador incorpora o aquecimento por plasma com fusão por zona.O aquecimento por plasma, que utiliza plasma de alta energia para aquecer o material, facilita a remoção de inclusões não metálicas e outras impurezas.Quando combinado com a fusão por zona, este método refina ainda mais o metal, criando uma zona fundida em movimento que se solidifica numa forma mais pura.

Estes desenvolvimentos tecnológicos não só estão a melhorar a qualidade dos metais de terras raras, como também a abrir caminho a processos de produção mais sustentáveis e eficientes.A integração de múltiplos métodos de purificação representa um passo significativo para satisfazer a procura crescente de metais de terras raras de elevada pureza em várias indústrias de alta tecnologia.

Tecnologia de reciclagem de novos materiais de terras raras

Importância estratégica e impacto ambiental

Os elementos de terras raras (REE) não são apenas essenciais para a tecnologia moderna; são também recursos estratégicos críticos.Estes elementos são parte integrante de uma vasta gama de aplicações de alta tecnologia, desde equipamento militar a sistemas de energias renováveis.No entanto, a extração e o processamento dos REE têm custos ambientais substanciais.Os processos de extração e refinação conduzem frequentemente a uma degradação significativa dos solos, à poluição da água e à contaminação do ar.Por exemplo, a eliminação de resíduos de rocha e de rejeitos das operações mineiras pode contaminar as fontes de água locais, colocando riscos a longo prazo tanto para a saúde humana como para os ecossistemas.

O reforço da reciclagem surgiu como uma solução fundamental para atenuar estes impactes ambientais.Ao recuperar os REE de produtos em fim de vida e de resíduos industriais, a reciclagem não só reduz a necessidade de novas extracções, como também minimiza a pegada ambiental associada.Estão a ser desenvolvidos e implementados a nível mundial vários métodos de reciclagem inovadores.Estes métodos incluem a recuperação de REE de resíduos electrónicos, ímanes, catalisadores e materiais ópticos.Cada uma destas abordagens é adaptada para tratar tipos específicos de resíduos, garantindo que os REE são recuperados de forma eficiente e eficaz.

Além disso, a reciclagem de REE pode também ajudar a enfrentar os desafios geopolíticos associados ao seu fornecimento.Muitos REE estão concentrados num pequeno número de países, o que conduz a vulnerabilidades na cadeia de abastecimento.Ao promover a reciclagem, os países podem reduzir a sua dependência de fontes estrangeiras e aumentar a sua autonomia estratégica.Este duplo benefício - conservação ambiental e independência estratégica de recursos - sublinha a importância de investir em tecnologias de reciclagem avançadas.

Métodos e aplicações de reciclagem

São utilizados diferentes métodos de reciclagem para recuperar elementos de terras raras de vários tipos de resíduos, cada um visando materiais específicos e com o objetivo de maximizar a eficiência.Estes métodos incluem:

• Recuperação de resíduos industriais:Este processo envolve a extração de elementos de terras raras de resíduos gerados por operações industriais, tais como máquinas e componentes electrónicos fora de uso.São utilizadas tecnologias de separação avançadas para isolar e purificar os elementos a partir de misturas complexas.

• Recuperação de material magnético:Os materiais magnéticos, muitas vezes contendo elementos de terras raras como o neodímio e o disprósio, são recuperados através de técnicas especializadas de separação magnética.Estes métodos são particularmente eficazes para reciclar ímanes utilizados em veículos eléctricos e turbinas eólicas.

• Recuperação catalítica de materiais:Os catalisadores dos veículos contêm metais preciosos e terras raras.A reciclagem destes materiais envolve processos químicos para extrair e purificar os metais, que podem depois ser reutilizados em novos catalisadores.

• Reciclagem de materiais ópticos funcionais:Os dispositivos ópticos, como as lentes e os ecrãs, utilizam frequentemente elementos de terras raras devido às suas propriedades ópticas únicas.A reciclagem destes materiais envolve processos químicos e físicos precisos para recuperar os elementos sem degradar as suas qualidades ópticas.

• Reciclagem de materiais de armazenamento de hidrogénio:Os materiais utilizados para o armazenamento de hidrogénio, como as ligas à base de terras raras, são reciclados através de tratamentos térmicos e químicos.Estes processos garantem a recuperação de elementos de terras raras de elevado valor para reutilização em novos sistemas de armazenamento de hidrogénio.

Cada um destes métodos aborda tipos específicos de resíduos e emprega técnicas adaptadas para recuperar elementos de terras raras de forma eficiente, contribuindo para a sustentabilidade ambiental e a conservação de recursos.

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