Avances en materiales de tierras raras y tecnologías de reciclado

Materiales de pulido de tierras raras

Panorama industrial y consumo

Los materiales de pulido de tierras raras, compuestos principalmente de óxido de cerio y óxido compuesto de lantano y cerio, desempeñan un papel fundamental en diversas industrias, especialmente en el pulido de las placas de cubierta de los teléfonos inteligentes.En 2020, el consumo chino de estos materiales alcanzó aproximadamente las 30.000 toneladas, impulsado por la demanda de las grandes empresas del sector.El uso generalizado de estos materiales de pulido es indicativo de su importancia crítica para mantener los estándares de alta calidad que exigen los dispositivos electrónicos modernos.

Sin embargo, la industria se enfrenta a importantes retos, sobre todo en lo que respecta al exceso de capacidad.La deslocalización de pequeñas y medianas empresas (PYME) ha agravado este problema, dando lugar a un panorama de mercado fragmentado.Esta deslocalización suele traducirse en normas de producción incoherentes y mayores presiones medioambientales, lo que complica aún más la gestión de la dinámica de la oferta y la demanda.

Para hacer frente a estos retos, son cruciales las iniciativas estratégicas centradas en la consolidación y la normalización.Fomentando la colaboración entre los principales actores y estimulando la adopción de tecnologías de producción avanzadas, la industria puede trabajar para lograr una trayectoria de crecimiento más equilibrada y sostenible.

Impacto de COVID-19 y 5G en el mercado

La pandemia de COVID-19 tuvo un profundo impacto en los mercados mundiales de smartphones y paneles de visualización, provocando interrupciones en las cadenas de suministro y un descenso temporal de la demanda de los consumidores.Sin embargo, la rápida recuperación de China se caracterizó por un notable aumento de las ventas de smartphones 5G.Se espera que este resurgimiento del mercado impulse significativamente la demanda de polvo de pulido de tierras raras, en particular óxido de cerio y óxido compuesto de lantano y cerio, que son esenciales para el pulido de cubiertas de teléfonos 5G.

El cambio hacia la tecnología 5G no solo mejora las velocidades de transmisión de datos, sino que también requiere materiales más avanzados y duraderos para los componentes de los teléfonos inteligentes.El proceso de pulido de las cubiertas de los teléfonos 5G requiere mayor precisión y eficiencia, lo que impulsa el consumo de polvos de pulido de tierras raras.Como resultado, se prevé que aumente la demanda de estos materiales, lo que refleja los avances tecnológicos más amplios en la industria móvil.

Esta tendencia subraya el papel crítico de los materiales de tierras raras en el apoyo a la transición a tecnologías avanzadas, destacando la importancia de la innovación continua y la resistencia de la cadena de suministro frente a los desafíos globales.

Metales de tierras raras de gran pureza

Demanda nacional y aplicaciones

La demanda nacional de metales de tierras raras superó las 100.000 toneladas en 2020, lo que refleja un aumento significativo de su utilización en diversas industrias de alta tecnología.Los metales de tierras raras de gran pureza, en particular, son indispensables para aplicaciones avanzadas como los materiales para pantallas optoelectrónicas y los materiales supermagnetostrictivos.Estos materiales son fundamentales para mejorar el rendimiento y la eficiencia de dispositivos que van desde los teléfonos inteligentes a los sistemas de imagen médica.

Para cumplir los estrictos requisitos de pureza, se emplean diversos y sofisticados métodos de purificación.Técnicas como la destilación al vacío y la fusión regional se utilizan habitualmente para alcanzar niveles de pureza ultra elevados.La destilación al vacío, por ejemplo, implica la separación de elementos a presión reducida, lo que ayuda a eliminar las impurezas volátiles.La fusión regional, por su parte, se basa en la redistribución de las impurezas dentro de una interfaz sólido-líquido para concentrarlas en regiones específicas, logrando así una mayor pureza en el material restante.

Estos métodos de purificación no sólo son esenciales para mantener la calidad de los metales de tierras raras, sino que también desempeñan un papel crucial para garantizar la fiabilidad y longevidad de los productos en los que se utilizan.Los continuos avances en las tecnologías de purificación son, por tanto, fundamentales para sostener el crecimiento y la innovación en el sector de los materiales de tierras raras.

Avances tecnológicos

Los recientes avances en la purificación de metales de tierras raras se han visto impulsados por la necesidad de alcanzar niveles de pureza ultraelevados, críticos para las aplicaciones en materiales de visualización optoelectrónica y materiales supermagnetostrictivos.Los investigadores se centran cada vez más en la integración de múltiples técnicas de purificación para mejorar la eficiencia y la eficacia del proceso de purificación.

Un enfoque notable consiste en combinar los métodos de destilación al vacío y de fusión por zonas.La destilación al vacío permite eliminar las impurezas volátiles, mientras que la fusión por zonas ayuda a refinar el metal solidificándolo a partir de un estado líquido.Esta estrategia de doble método garantiza un proceso de purificación más completo, que da lugar a metales con mayores niveles de pureza.

Otro método innovador incorpora el calentamiento por plasma con la fusión por zonas.El calentamiento por plasma, que utiliza plasma de alta energía para calentar el material, facilita la eliminación de inclusiones no metálicas y otras impurezas.Cuando se combina con la fusión por zonas, este método refina aún más el metal creando una zona fundida en movimiento que se solidifica en una forma más pura.

Estos avances tecnológicos no sólo mejoran la calidad de los metales de tierras raras, sino que también allanan el camino hacia procesos de producción más sostenibles y eficientes.La integración de múltiples métodos de purificación representa un importante paso adelante para satisfacer la creciente demanda de metales de tierras raras de gran pureza en diversas industrias de alta tecnología.

Tecnología de reciclaje de nuevos materiales de tierras raras

Importancia estratégica e impacto medioambiental

Los elementos de tierras raras (ETR) no sólo son esenciales para la tecnología moderna; también son recursos estratégicos críticos.Estos elementos forman parte integrante de una amplia gama de aplicaciones de alta tecnología, desde equipos militares hasta sistemas de energías renovables.Sin embargo, la extracción y el procesamiento de los ETR conllevan importantes costes medioambientales.Los procesos de extracción y refinado provocan a menudo una importante degradación del suelo, contaminación del agua y del aire.Por ejemplo, la eliminación de la roca estéril y los residuos de las operaciones mineras puede contaminar las fuentes de agua locales, lo que supone riesgos a largo plazo tanto para la salud humana como para los ecosistemas.

La mejora del reciclado ha surgido como una solución fundamental para mitigar estos impactos medioambientales.Al recuperar los ETR de los productos al final de su vida útil y de los residuos industriales, el reciclado no sólo reduce la necesidad de nuevas extracciones, sino que también minimiza la huella medioambiental asociada.En todo el mundo se están desarrollando y aplicando varios métodos de reciclaje innovadores.Estos métodos incluyen la recuperación de REEs de residuos electrónicos, imanes, catalizadores y materiales ópticos.Cada uno de estos enfoques se adapta a tipos específicos de residuos, garantizando que los REEs se recuperen de forma eficiente y eficaz.

Además, el reciclado de los ETR también puede ayudar a resolver los problemas geopolíticos asociados a su suministro.Muchos ETR se concentran en unos pocos países, lo que genera vulnerabilidades en la cadena de suministro.Fomentando el reciclaje, los países pueden reducir su dependencia del exterior y aumentar su autonomía estratégica.Este doble beneficio -conservación del medio ambiente e independencia estratégica de los recursos- subraya la importancia de invertir en tecnologías avanzadas de reciclado.

Métodos de reciclado y aplicaciones

Se emplean diferentes métodos de reciclado para recuperar elementos de tierras raras a partir de diversos tipos de residuos, cada uno dirigido a materiales específicos y con el objetivo de maximizar la eficiencia.Estos métodos incluyen:

• Recuperación a partir de residuos industriales:Este proceso consiste en extraer elementos de tierras raras de residuos generados por operaciones industriales, como maquinaria desechada y componentes electrónicos.Se utilizan tecnologías avanzadas de separación para aislar y purificar los elementos a partir de mezclas complejas.

• Recuperación de material magnético:Los materiales magnéticos, que a menudo contienen elementos de tierras raras como el neodimio y el disprosio, se recuperan mediante técnicas especializadas de separación magnética.Estos métodos son especialmente eficaces para reciclar imanes utilizados en vehículos eléctricos y turbinas eólicas.

• Recuperación catalítica de materiales:Los catalizadores de los vehículos contienen metales preciosos y tierras raras.El reciclaje de estos materiales implica procesos químicos para extraer y purificar los metales, que luego pueden reutilizarse en nuevos catalizadores.

• Reciclaje de materiales ópticos funcionales:Los dispositivos ópticos, como lentes y pantallas, suelen utilizar elementos de tierras raras por sus propiedades ópticas únicas.El reciclaje de estos materiales implica procesos químicos y físicos precisos para recuperar los elementos sin degradar sus cualidades ópticas.

• Reciclaje de materiales de almacenamiento de hidrógeno:Los materiales utilizados para el almacenamiento de hidrógeno, como las aleaciones basadas en tierras raras, se reciclan mediante tratamientos térmicos y químicos.Estos procesos garantizan la recuperación de elementos de tierras raras de alto valor para su reutilización en nuevos sistemas de almacenamiento de hidrógeno.

Cada uno de estos métodos aborda tipos específicos de residuos y emplea técnicas adaptadas para recuperar elementos de tierras raras de forma eficiente, contribuyendo tanto a la sostenibilidad medioambiental como a la conservación de los recursos.

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