Energi
Ny metod återvinna permanentmagneter
Med en induktionsspole värms smältan till drygt 1000 °C och droppar sedan mot ett roterande kopparhjul i en snabbkylningsprocess. Foto: Fraunhofer IWKS
Permanentmagneter med sina värdefulla jordartsmetaller neodym och dysprosium kan med en ny metod återvinnas i ett fåtal steg när motorer eller generatorer tjänat ut.
De starka permanentmagneter som används i vindkraftverkens generatorer eller elbilarnas motorer, liksom i olika servomotorer, tillverkas av järn, bor, neodym och i vissa fall dysprosium.
Järn och bor är relativt lätt tillgängliga, men de sällsynta jordartsmetallerna neodym och dysprosium är dyra och miljöbelastande att utvinna. Och merparten av jordens förekomster finns i Kina. Under perioder har kineserna sett till att vara restriktiva med exporten av dessa metaller.
Forskare har därför prövat olika metoder att återvinna permanentmagneter, och då separerat jordartsmetallerna. Metoden är dock mycket arbetsintensiv och därmed dyr.
Forskare vid Fraunhoferinstitutet IWKS i Alzenau har valt att angripa problemet på ett annat sätt. De koncentrerar sig på att återvinna hela magneten.
- Metoden är mycket enklare och billigare eftersom materialet redan har de egenskaper som efterfrågas, säger Oliver Diehl vid institutet.
Metoden baseras på en snabbkylningsprocess som redan används för andra legeringar, kallad rapid solidification. Den går ut på att det magnetiska materialet smälts vid över 1000 °C, och smältan får sedan rinna ner på ett vattenkylt kopparhjul som roterar med en hastighet av 10 till 35 meter per sekund.
När de heta dropparna kommer i kontakt med det kalla kopparhjulet stelnar de ögonblickligen och får formen av flingor. Det speciella är den struktur som bildas i flingorna, antingen en amorf eller en nanokristallin struktur. Fördelen med detta är att kornstorleken kan förändras, och därmed även permanentmagnetens egenskaper.
I ett nästa steg mals flingorna till ett pulver som sedan kan pressas till önskad form.
Forskarna har byggt en testanläggning som kan ta hand om upp till ett halvt kilogram smält material. Man optimerar nu processen genom att testa olika hastigheter för kopparhjulet eller temperaturen under snabbkylningsprocessen.
Ett vanligt problem vid återvinning är svårigheten att demontera magneterna ur motorerna. De arbetar därför med riktlinjer för hur magneterna bör monteras redan vid tillverkningen för att enklare kunna ingå i en återvinningskedja.
Men hur intressant metoden blir i framtiden bestäms inte bara av kostnaderna för återvinning utan främst på var råvarupriset för sällsynta jordartsmetaller kommer att ligga, konstaterar Oliver Diehl.
