Pesquisadores usam líquidos iônicos para reciclar ímãs permanentes NdFeB ligados

Pesquisadores na Europa demonstraram o uso de líquidos iônicos para reciclar ímãs permanentes de NdFeB ligados. Um artigo de acesso aberto sobre seu trabalho foi publicado na revista Green Chemistry da RSC.

Os ímãs NdFeB permanentes são de dois tipos: ímãs sinterizados e (polímero ou resina). Ambos os tipos são (parcialmente) construídos por pós de liga magnética que podem exibir características de fluxo quando muito finos.

Para ímãs sinterizados, o pó do ímã é prensado em uma forma e perfurado com a ajuda de lubrificantes. O produto obtido permanece muito quebradiço, mas, por aquecimento em forno a vácuo, sua densidade e resistência mecânica são muito melhoradas.

Os ímãs de NdFeB ligados são normalmente obtidos misturando pó de ímã de NdFeB com um aglutinante polimérico em uma proporção de massa apropriada em um misturador ou extrusor e submetendo o extrudado em forma de pastilha a injeção ou moldagem por compressão.

Durante a última década, muita atenção foi dedicada à reciclagem de ímãs NdFeB sinterizados e esses esforços foram revisados ​​em outros lugares. Em geral, essas rotas incluem abordagens pirometalúrgicas, hidrometalúrgicas e solvometalúrgicas, ou uma combinação delas. Em contraste, atenção muito limitada tem sido dada à reciclagem de ímãs NdFeB ligados. Essa falta de atenção pode ser explicada pelo teor muito menor de terras raras dos ímãs ligados em comparação com os ímãs sinterizados, bem como pelo fato de que a presença dos aglutinantes poliméricos ou resinas torna as rotas de reciclagem diretas (como a decrepitação de hidrogênio ) difícil.

… Líquidos iônicos (ILs) são conhecidos por serem excelentes solventes verdes para muitos tipos de polímeros sintéticos e biopolímeros. Também foi relatado que os líquidos iônicos de cloroaluminato ácidos de Lewis podem ser usados ​​para dissolver resinas epóxi de capacitores de tântalo. Por essas razões, decidimos explorar o uso de líquidos iônicos para a reciclagem de ímãs NdFeB ligados pela primeira vez. Este estudo também é o primeiro a coletar diferentes tipos de ímãs ligados do mercado global de ímãs para simular uma situação real. O comportamento de dissolução de diferentes tipos de aglutinantes poliméricos em líquidos iônicos foi então testado em uma seleção de ímãs ligados. O sistema solvente mais promissor foi testado em escala maior para preparar um lote de pó magnético que foi usado para produzir novos ímãs anisotrópicos ligados por epóxi. As propriedades magnéticas desses novos ímãs foram medidas e comparadas com as de equivalentes comerciais para avaliar a eficiência geral do processo de reciclagem.

Os pesquisadores, da KU Leuven, na Bélgica, da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, e da Kolektor Magnet Technology GmbH, na Alemanha, encontraram três tipos principais de polímeros em ímãs NdFeB ligados comercialmente: poliamidas (PA6 e PA12), sulfeto de poli-p-fenileno (PPS) e epóxi.

Ambos os tipos de resinas de poliamida foram facilmente dissolvidos por líquidos iônicos com ânions de coordenação (cloreto, acetato ou dialquilfosfato). A remoção da resina PPS não foi possível por solventes líquidos iônicos, mas apenas pelo uso de 1-cloronaftaleno e 1,3,5-trifenilbenzeno em altas temperaturas.

Embora o epóxi possa ser removido por vários líquidos iônicos, foi observada reação entre o pó de NdFeB e os líquidos iônicos. Um lote de ímãs ligados a PA6 foi tratado com um dietilfosfato de tributiletilfosfônio líquido iônico, [P4442][Et2PO4], para remover seletivamente a porção polimérica. Verificou-se que o pó magnético livre de PA resultante retém > 90% de suas propriedades magnéticas originais.

Os pesquisadores produziram dois novos ímãs epóxi produzidos com este pó magnético reciclado; os ímãs mostraram propriedades magnéticas próximas às de seus equivalentes comerciais, mostrando assim a versatilidade do processo e que o ciclo de materiais pode ser fechado com sucesso.

Este trabalho mostra que o processamento líquido iônico de ímãs NdFeB ligados em fim de vida é um método promissor para a reciclagem direta desses ímãs. Além de ser ecologicamente correto, o processo também é uma rota versátil que permite a produção de ímãs secundários com novo design e material polimérico.