كيفية إعادة تدوير المحركات الأرضية النادرة. تطوير جودة التعدين في المناطق الحضرية

أهمية تطوير المناجم الحضرية لتحسين الجودة في إعادة تدوير المحركات الأرضية النادرة

في حين أن الموارد الطبيعية للأرض تستنزف بشكل متزايد، فإن "المورد" الفريد للنفايات الحضرية يستمر في النمو، وأصبحت المدن أكبر الأماكن الغنية بالموارد في المجتمع البشري. ويتم تجميع الموارد المستخرجة من الأرض في المدن في شكل مجموعة واسعة من السلع المصنعة، والمخلفات التي توجد في نهاية عملية الاستهلاك قد حولت المدن إلى نوع آخر من "المنجم". وفقًا للبيانات الصادرة عن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) في عام 2023، شكلت احتياطيات الأرض النادرة في الصين 35.2٪ من العالم، ويمثل التعدين 58٪ من العالم، ويمثل استهلاك الأتربة النادرة 65٪ من العالم، ليحتل المرتبة الأول في العالم في الجوانب الثلاثة. تعد الصين أكبر منتج ومصدر ومستخدم للأتربة النادرة في العالم، وتحتل موقعًا مهيمنًا. لقد تسلل عدد كبير من المنتجات الأرضية النادرة إلى كل جانب من جوانب التطبيقات الصناعية. تظهر البيانات الصادرة عن معهد هواجينغ للأبحاث الصناعية أن المواد المغناطيسية الدائمة الأرضية النادرة شكلت أكثر من 42% من استهلاك الصين من الأتربة النادرة في عام 2023، مع تطبيق الغالبية العظمى من هذه المواد على مركبات الطاقة الجديدة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين.

وللمناجم البلدية أنواع مختلفة، ومصادر وفيرة، واحتياطيات واسعة، ودرجات عالية لا يمكن مقارنتها بالمناجم الطبيعية. ووفقا لتقرير الأمم المتحدة "الكشف العالمي عن المخلفات الإلكترونية لعام 2020"، بلغ إجمالي النفايات الإلكترونية العالمية 53.6 مليون طن في عام 2019، مع التخلص من 82.6% منها أو حرقها دون إعادة تدويرها. ومن المتوقع أن تصل النفايات الإلكترونية العالمية في عام 2030 إلى 74.7 مليون طن. تحتوي محركات النفايات الأرضية النادرة في مركبات الطاقة الجديدة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين (بما في ذلك الدراجات النارية الكهربائية والدراجات الكهربائية والدراجات البخارية الكهربائية) على مواد خام عالية النقاء غنية بالخام والصف والمنتجات الأرضية النادرة المماثلة للأتربة النادرة. أنها تمثل مناجم مدينة الأرض النادرة الحقيقية. تتمتع الأتربة النادرة، باعتبارها موردًا غير متجدد، بأهمية استراتيجية كبيرة للتعافي الفعال وإعادة التدوير للتنمية الاقتصادية العالمية.

وفقًا لمنظمة EVTank لأبحاث السوق، وصلت الشحنة العالمية الإجمالية للمركبات الكهربائية ذات العجلتين إلى 67.4 مليون وحدة في عام 2023. وشكلت الصين 81.9% من المبيعات العالمية للمركبات الكهربائية ذات العجلتين، وأوروبا 9.2%، والمناطق الأخرى 8.9%. %. وبحلول نهاية عام 2023، وصلت ملكية المركبات الكهربائية ذات العجلتين في الصين إلى حوالي 400 مليون، مع وجود دول نامية مثل فيتنام والهند وإندونيسيا لديها أيضًا ملكية كبيرة للمركبات الكهربائية ذات العجلتين. وشهدت مركبات الطاقة الجديدة عالميا طفرة خلال العامين الماضيين، حيث وصلت مبيعاتها إلى نحو 10 ملايين وحدة في عام 2022، و14.653 مليون وحدة في عام 2023. ومن المتوقع أن تتجاوز المبيعات العالمية 20 مليون وحدة في عام 2024، حيث تساهم الصين بنسبة 60% في ذلك. المبيعات العالمية. وقد وصلت ملكية مركبات الطاقة الجديدة عالمياً في عام 2023 إلى حوالي 400 مليون وحدة، منها 40 مليون وحدة عبارة عن مركبات طاقة جديدة. ومن المتوقع أن ينمو بمعدل سنوي متوسط ​​قدره 23% بين عامي 2023 و2035، ليصل إلى 245 مليون وحدة في عام 2030 ويرتفع إلى 505 ملايين وحدة في عام 2035. زخم النمو سريع. وفقًا لجمعية مصنعي السيارات الأوروبية (EAMA)، في عام 2023، تم تسجيل 3.009 مليون سيارة ركاب تعمل بالطاقة الجديدة في 31 دولة أوروبية، مما يدل على زيادة سنوية قدرها 16.2%، مع معدل انتشار لمركبات الطاقة الجديدة يبلغ 23.4%. . أفاد تحالف ابتكارات السيارات (AAI) أن مبيعات مركبات الطاقة الجديدة الخفيفة في الولايات المتحدة في الأرباع الثلاثة الأولى من عام 2023 بلغت 1.038 مليون وحدة، بزيادة سنوية قدرها 59٪. وتتوقع بيانات معهد ستارتينج بوينت للأبحاث (SPIR) أن يصل متوسط ​​معدل الاختراق العالمي لمركبات الطاقة الجديدة إلى 56.2% في عام 2030، مع وصول معدل انتشار مركبات الطاقة الجديدة في الصين إلى 78%، وأوروبا 70%، والولايات المتحدة 52%، ودول أخرى. 30%. هناك مدن بها مناجم حضرية لن يتم استنفادها، كما أن تطوير مناجم الأتربة النادرة في المناطق الحضرية له أهمية طويلة المدى لتحسين البيئة البيئية، والحصول على قوة تسعير الأتربة النادرة العالمية، وتعزيز التنمية عالية الجودة للاقتصاد العالمي. .

على الصعيد العالمي، يتمتع سوق إعادة التدوير للمحركات الأرضية النادرة المستعملة بإمكانات كبيرة. وفقًا لمنظمة أبحاث السوق SNE Research، من المتوقع أن يرتفع عدد مركبات الطاقة الجديدة التي تم التخلص منها في جميع أنحاء العالم من 560 ألفًا في عام 2025 إلى 4.11 مليونًا في عام 2030، و17.84 مليونًا في عام 2035، و42.77 مليونًا في عام 2040.

(1) تسريع التحول إلى اللون الأخضر والدائري والمنخفض الكربون.

وينطوي الاستخدام التقليدي للموارد على تدفق الموارد في اتجاه واحد من عملية الإنتاج إلى رابط الاستهلاك ثم إلى النفايات في نهاية المطاف. تقدم نظرية الاقتصاد الدائري نهجا جديدا لاستخدام الموارد عن طريق تحويل هذا التدفق في اتجاه واحد إلى دورة في اتجاهين. يتحدى تطوير المناجم الحضرية الطريقة التقليدية للحصول على الموارد ويمثل دورة نموذجية ذات اتجاهين. ومن خلال إعادة تدوير النفايات، لا يؤدي ذلك إلى تقليل النفايات وزيادة الموارد فحسب، بل يولد أيضًا فرصًا جديدة للتنمية الحضرية من خلال عملية التخفيض والتعزيز.

تنتج المناجم الطبيعية كمية كبيرة من النفايات بسبب محدودية الموارد والضغوط البيئية. وفي المقابل، فإن تطوير المناجم الحضرية سريعة النمو وعالية النقاء ومنخفضة التكلفة لا يلغي الحاجة إلى الاستكشاف والتعدين واستصلاح الأراضي فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من توليد النفايات. ويغير هذا التحول نموذج النمو الخطي التقليدي المتمثل في "التعدين والصهر والتصنيع والنفايات" إلى نموذج تطوير دائري لـ "الموارد - المنتجات - النفايات - الموارد المتجددة". يساهم الحجم المتزايد للسيارات الكهربائية الخردة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين سنويًا في نمو احتياطيات المناجم الحضرية الأرضية النادرة. وتتوافق إعادة تدوير هذه المناجم الأرضية النادرة مع مبادئ التنمية الخضراء، مثل الحفاظ على الموارد، وتقليل استهلاك الطاقة، وحماية البيئة.

(2) إعادة التدوير للحفاظ على الموارد الاستراتيجية

إن كيفية تحقيق إعادة تدوير الموارد المعدنية الاستراتيجية لها تأثير على التنمية طويلة المدى للاقتصاد العالمي. إن درجة المعادن والمعادن الثمينة النادرة والموارد الأرضية النادرة في المناجم الحضرية أعلى بعشرات أو حتى مئات المرات من الخامات الطبيعية. توفر المنتجات الأرضية النادرة التي يتم الحصول عليها من المناجم الحضرية خطوات التعدين والإثراء والصهر وفصل خامات الأرض النادرة الخام. تتطلب عملية الصهر التقليدية للأتربة النادرة مهارات وتكاليف عالية. يعد تطوير المناجم الحضرية لاستخراج الأتربة النادرة ومنتجات الصلب المغناطيسية الأرضية النادرة من مركبات الطاقة الجديدة المخردة والدراجات الكهربائية ذات العجلتين بتكاليف منخفضة أمرًا ذا أهمية استراتيجية لحماية موارد مناجم الأتربة النادرة العالمية والحفاظ على التنمية الاقتصادية الدولية.

يتطلب محرك السيارة الكهربائي المتوسط ​​ذو العجلتين 0.4-2 كجم من المغناطيسات الأرضية النادرة و0.1-0.6 كجم من عناصر البراسيوديميوم. وتتخلص الصين من أكثر من 60 مليون مركبة كهربائية ذات عجلتين سنويا، يمكن من خلالها استخلاص ما يقرب من 25 ألف طن من المغناطيسات الأرضية النادرة، بقيمة حوالي 10 مليارات يوان. ويشمل الاسترداد أيضًا 7000 طن من عناصر البراسيوديميوم والنيوديميوم الأرضية النادرة، بقيمة 2.66 مليار يوان (على أساس سعر أكسيد البراسيوديميوم والنيوديميوم عند 38 مليون يوان/طن اعتبارًا من 1 يوليو 2024). يحتاج كل محرك سيارة طاقة جديدة عادة إلى حوالي 25 كجم من المغناطيسات الأرضية النادرة، و6.25 كجم من البراسيوديميوم والنيوديميوم، و0.5 كجم من الديسبروسيوم. ستحتوي مركبات الطاقة الجديدة المتوقع خروجها من الخدمة في عام 2025، والبالغ عددها 560 ألف مركبة، على 12500 طن من المغناطيسات الأرضية النادرة، و3500 طن من البراسيوديميوم والنيوديميوم، بقيمة 1.33 مليار يوان، و250 طنًا من الديسبروسيوم، بقيمة 467.5 مليون يوان (على أساس سعر أكسيد الديسبروسيوم بسعر 1.87 مليون يوان اعتبارًا من 1 يوليو 2024). ويمثل هذا أكبر كمية من المغناطيسات الأرضية النادرة على مستوى العالم. في عام 2023، حددت الصين هدفًا إجماليًا للتحكم في تعدين الأتربة النادرة يبلغ 255 ألف طن، مع إمكانية تفكيك واستعادة 30-40% من العناصر الأرضية النادرة من المركبات الكهربائية ذات العجلتين ومركبات الطاقة الجديدة، أي ما يعادل حجم التعدين الحالي في الصين. مناجم الأرض النادرة.

ومن المتوقع أن تحتوي 42.77 مليون مركبة طاقة جديدة سيتم إلغاؤها في عام 2040 على 1.07 مليون طن من المغناطيسات الأرضية النادرة، و267 ألف طن من عناصر البراسيوديميوم والنيوديميوم، و21400 طن من عناصر الديسبروسيوم. وهذه الكمية أعلى بكثير من إجمالي منتجات الأتربة النادرة المعزولة من حجم التعدين في مناجم الأتربة النادرة العالمية. وسيحقق هذا التطوير بشكل شامل هدف الحفاظ على الموارد الاستراتيجية غير المتجددة.

(1) تعزيز صحة الناس ورفاهيتهم

تعد المدينة الصديقة للطبيعة نموذجًا للمحافظة على البيئة منخفضة الكربون. إلا أن واقع القمامة المحيطة بالمدينة والتخلص من السيارات الكهربائية المستعملة، التي تحتوي على مواد ضارة بالبيئة وجسم الإنسان، لا يزال يثير القلق. تؤثر هذه المشكلة على نوعية حياة الناس. إن تطوير المناجم الحضرية لا يزيل مخاطر النفايات على البيئة وجسم الإنسان فحسب، بل يضمن أيضًا صحة وسلامة البيئة الحضرية. علاوة على ذلك، فهو يسرع تحقيق التعايش المتناغم بين الإنسان والطبيعة.

2. المعضلات التي تواجه تنمية المناجم الحضرية

يعد تخضير التنمية الاقتصادية والاجتماعية وإزالة الكربون منها من الجوانب الرئيسية للتنمية عالية الجودة. وقد صاغت الصين العديد من السياسات والتدابير لتطوير المناجم الحضرية. كما عززت إدارة النفايات الصلبة البلدية والملوثات الجديدة بشكل شامل ومن خلال قنوات مختلفة من خلال تنظيم معارض المناجم الحضرية وغيرها من الأحداث. وقد شجعت الصين إعادة التدوير على نطاق واسع للمناجم الحضرية للعناصر الأرضية النادرة، فضلا عن تخفيضها كميا واستغلال الموارد. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من التحديات أمام تنفيذ استراتيجية شاملة للحفظ وتعزيز الاستخدام الاقتصادي والمكثف للموارد.

(1) عدم الاهتمام الكافي بتنمية التعدين في المناطق الحضرية

يتم التعدين التقليدي من قبل شركات التعدين في مناطق تعدين محددة، ويتم توزيع الموارد في المناجم الحضرية بشكل لا مركزي بشكل ملحوظ. لقد دفع القصور الذاتي معظم الشركات إلى التركيز على العدد المتضائل من المناجم الطبيعية والاستثمار في الأبحاث المكلفة وتطوير التقنيات الجديدة. معظم الموارد المعدنية القابلة للاستخدام في العالم لم تعد موجودة تحت الأرض، بل تتراكم على السطح في شكل "مقابر سيارات، ومقابر فولاذية، وقمامة إلكترونية، وغيرها من النفايات. تعد المناجم الحضرية والمناجم التقليدية أشكالًا مختلفة جدًا للتعدين. لم يعد التعدين يقتصر على حفر المناجم والحفريات تحت الأرض، بل يتعلق بسحق منتجات النفايات وتصنيف واستخراج المعادن والبلاستيك والمواد الأخرى القابلة لإعادة التدوير، ويحتاج عمال المناجم الجدد فقط إلى تصنيف القمامة لإكمال المجموعة الأولية للموارد في منجم حضري في متناول اليد، ولكن الاعتراف بالقيمة الفعلية لهذه المناجم وأهمية التعدين يمكن أن يؤدي إلى الاستخدام الشامل من قبل الشركات، ومع ذلك، لا تدرك العديد من الشركات قيمة وأهمية تعدين هذه المناجم الحضرية وتحقيق الاستخدام الشامل يجب أن يكون الأساس الأيديولوجي للتنمية عالية الجودة للاقتصاد العالمي.

● عدم كفاية شبكات الشحن والتخلص

تقوم مدن التعدين بالتعدين دون تصريح من الحكومة لتحديد نطاق التعدين ومدته. وبالتالي، فإن جمع النفايات وتصنيفها ونقلها والتخلص منها يؤثر بشكل مباشر على استقرار إمدادات المواد الخام للمؤسسة. تؤدي تكنولوجيا التفكيك غير الكافية إلى إهمال الشركات لإعادة تدوير منتجات نفايات المحركات. يلجأ بعض المواطنين إلى بيع نفايات الدراجات الكهربائية للبائعين المتنقلين بسبب عدم وجود قنوات رسمية لإعادة التدوير، مما يؤدي إلى أن يصبح المشترون من القطاع الخاص هم المجمعون الأساسيون. علاوة على ذلك، فإن إعادة تدوير مخلفات الأجهزة الكهربائية، وسبعة أنواع من النفايات، وتفكيك وإعادة تدوير السيارات الخردة تتطلب مؤهلات مناسبة بسبب اعتمادها الكبير على التقنيات الجديدة. ومن الواضح أن زيادة الوعي العام، وتعزيز نظام إعادة التدوير، وتحسين توحيد المؤسسات أمر بالغ الأهمية لمعالجة مسألة كيانات إعادة التدوير المتناثرة.

3. أفكار مبتكرة لتطوير المناجم الحضرية

تعتمد قيمة تطوير المناجم الحضرية على كل من المخزون الحالي من النفايات والزيادة المستقبلية ومعدل النمو. وبحلول نهاية عام 2021، سيكون هناك 17 مدينة في العالم يزيد عدد سكانها عن 10 ملايين نسمة، و113 مدينة في الصين يزيد عدد سكانها عن مليون نسمة. وسوف ينمو مخزون مركبات الطاقة الجديدة وكمية المركبات الخردة في وقت واحد. لذلك، من الضروري مواصلة الاستكشاف والابتكار لتعزيز تطوير المناجم الحضرية وتعزيز التنمية عالية الجودة.

● دعم السياسات والإدارة العلمية

الصين، باعتبارها مستهلكًا لمركبات الطاقة الجديدة والمركبات الكهربائية ذات العجلتين، تحقق هدف تطوير المناجم الحضرية لخدمة المجتمع والصناعة والبشرية. ولا يمكن فصل هذا الإنجاز عن دعم السياسات على المستوى الوطني، ونظام شامل من القوانين واللوائح، وضرورة الإدارة العلمية. في عام 1976، طورت الولايات المتحدة وأصدرت قانون التخلص من النفايات الصلبة، وفي عام 1989، أصدرت كاليفورنيا قانون الإدارة الشاملة للنفايات. ومن خلال التدابير السياسية والتنظيمية الصارمة، اقتربت قيمة إنتاج صناعة الطاقة المتجددة في الولايات المتحدة من قيمة صناعة السيارات. إن استخلاص الدروس من تجارب الآخرين واعتماد مفاهيم الإدارة المتقدمة يمكن أن يعزز تحفيز المؤسسة. ومن الممكن أن تحفز السياسات المواتية الابتكار التكنولوجي، واستخدام مواد جديدة في تصميم منتجات صديقة للبيئة، وتحقيق خفض المصادر في نهاية المطاف. ومن الأهمية بمكان تكثيف حملات التوعية العامة، وتعزيز ممارسات الاستهلاك المقتصد، وتحسين معدلات إعادة تدوير النفايات. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة الاستثمار في أبحاث التخلص من النفايات وتطوير التكنولوجيا، وتشجيع الاستثمارات الخاصة والأجنبية، وتنفيذ تدابير مختلفة يمكن أن تؤدي إلى تسريع تطوير المناجم الحضرية، وهو عنصر حيوي في التنمية المستدامة.

(2) يوجه مفهوم التنمية الخضراء تطوير التكنولوجيات الجديدة.

ويمثل نهج التنمية الخضراء تحولا كبيرا في نموذج التنمية، حيث تعمل الموارد وحماية البيئة وغيرها من القيود كقوى دافعة مبتكرة للتعدين الحضري. كما أنها تنظر إلى المواد النادرة والتي يصعب تحسينها وعالية القيمة باعتبارها فرصًا وتحديات في الوقت نفسه. يعد الابتكار المستقل للمؤسسات هو المفتاح لتحقيق تنمية عالية الجودة، حيث أنها تتبنى مفهوم الابتكار المتمثل في الموارد المحدودة وإعادة التدوير غير المحدودة. ومن خلال معالجة تحديات إعادة التدوير والاستفادة من الابتكارات التكنولوجية والمعدات والعمليات، يمكن للشركات إطلاق العنان لإمكانات العناصر الأرضية النادرة وإعادة التصنيع المكررة. يبث هذا النهج حياة جديدة في مواد النفايات من خلال دورات متعددة لإعادة الاستخدام، مما يعزز التقدم العلمي والتكنولوجي في الصناعة ويعزز القدرة التنافسية الأساسية.

(3) تطوير دورة الحياة الكاملة، سلسلة الصناعة الكاملة

يرتبط تطوير المناجم الحضرية ارتباطًا وثيقًا بدورة حياة النفايات. لا يمكن للمنتجات في الحضارة الصناعية أن تتجنب مصير "من المهد إلى اللحد، واستكمال دورة الحياة من موارد التعدين، وإنتاج المنتجات، والمبيعات، والاستخدام، والتخلص منها كمنتجات نفايات. في فترة الحضارة البيئية، يمكن أن يتحول تطوير إعادة التدوير الأخضر إلى من خلال طريقة تحليل تدفق المواد لدورة إدخال المواد وإخراج المواد، يمكن تغيير اتجاه تدفق النفايات من "القبر" إلى "المهد" وتحقيقه مصير "من المهد إلى اللحد" "من المهد إلى المهد، ولادة جديدة متعددة. ومن خلال منصة "الإنترنت + إعادة التدوير"، يمكن تحقيق الاتصال الفعال بين الروابط الرئيسية الثلاث لإنتاج النفايات، وجمع النفايات، وإعادة تدوير النفايات. ومن خلال تطوير دورة الحياة الكاملة للتصميم الأخضر، والإنتاج الأخضر، والمبيعات الخضراء، وإعادة التدوير الخضراء، والمعالجة، فإنها تحقق ابتكار السلسلة الصناعية بأكملها، بما في ذلك الفرز والتفكيك، والمعالجة المسبقة والمعالجة، وإعادة تدوير المواد، وإعادة التصنيع.

(4) لعب دور القائد النموذجي

يمكن أن يؤدي تطوير مناجم الأرض النادرة في المناطق الحضرية إلى تعزيز تقليص القدرات والتنمية الخضراء للاقتصاد بأكمله في جوانب مختلفة، مثل حماية البيئة وإعادة استخدام الموارد. ويمكنه أيضاً تعزيز التنمية عالية الجودة من خلال الإصلاح الهيكلي لجانب العرض. إن الإظهار والقيادة بشكل إيجابي له أهمية كبيرة في تعزيز الربط الشبكي لنظام إعادة التدوير، وترشيد السلسلة الصناعية، وتوسيع نطاق استخدام الموارد، والتكنولوجيا والمعدات الرائدة، وتقاسم البنية التحتية، ومركزية معالجة حماية البيئة، وتوحيد التشغيل والإدارة. يمكن للمؤسسات الرائدة توجيه صناعة التعدين الحضرية بأكملها نحو ممارسات عالية الجودة وذكية وآمنة للموارد ونظيفة وفعالة.

(تم إكمال هذا المقال من قبل مجموعة الخبراء التابعة لشركة Sichuan Yuanlai Shun New Rare Earth Materials Co., Ltd.، وZeng Zheng، وSong Donghui، نقلًا عن مقال "كيفية جعل تطوير المناجم الحضرية عالي الجودة بقلم Zhu Yan وLi Xuemei" من كلية البيئة بجامعة رنمين الصينية.)