Jak poddać recyklingowi silniki ziem rzadkich Rozwój jakości górnictwa miejskiego

Znaczenie rozwoju kopalni miejskich dla poprawy jakości recyklingu silników ziem rzadkich

Podczas gdy zasoby naturalne Ziemi stają się coraz bardziej wyczerpywane, unikalne „zasoby” odpadów miejskich stale rosną, a miasta stały się największymi miejscami bogatymi w zasoby w społeczeństwie ludzkim. Zasoby wydobyte z ziemi gromadzone są w miastach w postaci szerokiej gamy wyrobów przemysłowych, a pozostałości powstałe na końcu procesu konsumpcji zamieniły miasta w kolejny rodzaj „kopalni”. Według danych opublikowanych przez US Geological Survey (USGS) w 2023 r. chińskie rezerwy pierwiastków rzadkich stanowiły 35,2% światowej, górnictwo – 58% świata, a zużycie pierwiastków ziem rzadkich – 65% świata, ranking pierwszy na świecie we wszystkich trzech aspektach. Chiny są największym na świecie producentem, eksporterem i aplikatorem pierwiastków ziem rzadkich, zajmującym pozycję dominującą. Duża liczba produktów ziem rzadkich przeniknęła do każdego aspektu zastosowań przemysłowych. Dane z Huajing Industrial Research Institute pokazują, że materiały ziem rzadkich z magnesami trwałymi odpowiadały za ponad 42% zużycia pierwiastków ziem rzadkich w Chinach w 2023 r., przy czym zdecydowana większość tych materiałów została zastosowana w pojazdach nowych źródeł energii i elektrycznych jednośladach.

Kopalnie miejskie charakteryzują się różnym rodzajem, obfitymi źródłami, dużymi zasobami i wysokimi ilościami surowców, których nie można porównać z kopalniami naturalnymi. Według raportu Organizacji Narodów Zjednoczonych „2020 Global E-waste Detection” w 2019 r. całkowita ilość e-odpadów na świecie osiągnęła 53,6 mln ton, z czego 82,6% zostało wyrzuconych lub spalonych bez recyklingu. Prognozuje się, że światowa ilość e-odpadów w 2030 roku osiągnie 74,7 mln ton. Odpadowe silniki ziem rzadkich w pojazdach nowej generacji i elektrycznych pojazdach dwukołowych (w tym motocyklach elektrycznych, rowerach elektrycznych, skuterach elektrycznych) zawierają surowce o wysokiej czystości, bogate w rudę, gatunki i produkty ziem rzadkich porównywalne z pierwiastkami ziem rzadkich. Reprezentują one prawdziwe miejskie kopalnie metali ziem rzadkich. Pierwiastki ziem rzadkich, jako zasób nieodnawialny, mają istotne znaczenie strategiczne dla skutecznego odzyskiwania i recyklingu światowego rozwoju gospodarczego.

Według EVTank, organizacji zajmującej się badaniem rynku, całkowita światowa dostawa elektrycznych pojazdów dwukołowych osiągnęła 67,4 mln sztuk w 2023 r. Chiny odpowiadały za 81,9% światowej sprzedaży elektrycznych pojazdów dwukołowych, Europa – 9,2%, a inne regiony – 8,9. %. Do końca 2023 r. liczba posiadaczy elektrycznych pojazdów dwukołowych w Chinach osiągnęła około 400 milionów, przy czym kraje rozwijające się, takie jak Wietnam, Indie i Indonezja, również posiadają znaczną liczbę elektrycznych pojazdów dwukołowych. W ciągu ostatnich dwóch lat światowe pojazdy wykorzystujące nowe źródła energii doświadczyły kryzysu, przy czym sprzedaż wyniosła około 10 mln sztuk w 2022 r. i 14,653 mln sztuk w 2023 r. Oczekuje się, że światowa sprzedaż przekroczy 20 mln sztuk w 2024 r., przy czym Chiny będą miały 60% udziału w globalnej sprzedaży. Globalna liczba nowych pojazdów energetycznych w 2023 r. sięgnęła około 400 milionów sztuk, z czego 40 milionów to nowe pojazdy energetyczne. Przewiduje się, że w latach 2023–2035 liczba ta będzie rosła w średnim rocznym tempie wynoszącym 23%, osiągając 245 mln jednostek w 2030 r. i dalej rosnąc do 505 mln jednostek w 2035 r. Tempo wzrostu jest szybkie. Według Europejskiego Stowarzyszenia Producentów Samochodów (EAMA) w 2023 r. w 31 krajach europejskich zarejestrowano 3,009 mln nowych samochodów osobowych zasilanych energią elektryczną, co oznacza wzrost o 16,2% rok do roku, przy wskaźniku penetracji nowych pojazdów napędzanych energią na poziomie 23,4%. . Stowarzyszenie Alliance for Automotive Innovation (AAI) poinformowało, że sprzedaż nowych, energooszczędnych pojazdów lekkich w USA w pierwszych trzech kwartałach 2023 r. wyniosła 1,038 mln sztuk, co oznacza wzrost o 59% rok do roku. Dane Instytutu Badawczego Punktu Startowego (SPIR) przewidują, że średni globalny wskaźnik penetracji nowych pojazdów energetycznych osiągnie 56,2% w 2030 r., przy czym wskaźnik penetracji nowych pojazdów energetycznych w Chinach wyniesie 78%, w Europie 70%, w USA 52%, a w innych krajach 30%. Istnieją miasta z kopalniami miejskimi, które nie zostaną wyczerpane, a rozwój miejskich kopalń metali ziem rzadkich ma długoterminowe znaczenie dla optymalizacji środowiska ekologicznego, uzyskania globalnej siły cenowej pierwiastków ziem rzadkich i promowania wysokiej jakości rozwoju światowej gospodarki .

Na całym świecie rynek recyklingu zużytych silników ziem rzadkich ma znaczny potencjał. Według organizacji badawczej SNE Research liczba złomowanych na całym świecie nowych pojazdów energetycznych wzrośnie z 560 000 w 2025 r. do 4,11 mln w 2030 r., 17,84 mln w 2035 r. i 42,77 mln w 2040 r.

(1) Przyspieszenie przejścia na gospodarkę ekologiczną, o obiegu zamkniętym i niskoemisyjną.

Tradycyjne wykorzystanie zasobów obejmuje jednokierunkowy przepływ zasobów z procesu produkcyjnego do ogniwa konsumpcyjnego i ostatecznie do odpadów. Teoria gospodarki o obiegu zamkniętym wprowadza nowe podejście do wykorzystania zasobów, przekształcając ten przepływ jednokierunkowy w cykl dwukierunkowy. Rozwój kopalni miejskich stanowi wyzwanie dla tradycyjnej metody pozyskiwania zasobów i stanowi typowy cykl dwukierunkowy. Recykling odpadów nie tylko zmniejsza ilość odpadów i zwiększa zasoby, ale także generuje nowe możliwości dla rozwoju obszarów miejskich poprzez proces ich redukcji i ulepszania.

Kopalnie naturalne wytwarzają znaczną ilość odpadów ze względu na ograniczone zasoby i presję na środowisko. Z drugiej strony rozwój szybko rozwijających się, tanich i czystych kopalń miejskich nie tylko eliminuje potrzebę poszukiwań, wydobycia i rekultywacji terenu, ale także znacznie ogranicza wytwarzanie odpadów. Ta zmiana zmienia tradycyjny liniowy model wzrostu „odpadów wydobywczych-hutniczych-produkcyjnych” na model rozwoju okrężnego obejmujący „zasoby-produkty-odpady-zasoby odnawialne”. Rosnąca corocznie ilość złomowanych samochodów elektrycznych i elektrycznych pojazdów dwukołowych przyczynia się do wzrostu miejskich zasobów kopalń metali ziem rzadkich. Recykling tych kopalń metali ziem rzadkich jest zgodny z zasadami ekologicznego rozwoju, takimi jak ochrona zasobów, zmniejszone zużycie energii i ochrona środowiska.

(2) Recykling w celu ochrony zasobów strategicznych

Sposób realizacji recyklingu strategicznych surowców mineralnych ma wpływ na długoterminowy rozwój światowej gospodarki. Jakość metali, rzadkich metali szlachetnych i zasobów pierwiastków ziem rzadkich w kopalniach miejskich jest dziesiątki, a nawet setki razy wyższa niż w przypadku rud naturalnych. Produkty pierwiastków ziem rzadkich uzyskiwane z kopalni miejskich pozwalają uniknąć etapów wydobycia, wzbogacania, wytapiania i oddzielania surowych rud metali ziem rzadkich. Tradycyjny proces wytapiania pierwiastków ziem rzadkich wymaga wysokich umiejętności i kosztów. Rozwój kopalni miejskich w celu wydobywania pierwiastków ziem rzadkich i wyrobów ze stali magnetycznej na pierwiastki ziem rzadkich ze złomowanych nowych pojazdów energetycznych i elektrycznych pojazdów dwukołowych przy niskich kosztach jest strategicznie ważny dla ochrony światowych zasobów kopalń metali ziem rzadkich i utrzymania międzynarodowego rozwoju gospodarczego.

Przeciętny elektryczny silnik dwukołowego samochodu wymaga 0,4–2 kg magnesów ziem rzadkich i 0,1–0,6 kg pierwiastków prazeodymu. W Chinach złomowanych jest rocznie ponad 60 milionów elektrycznych pojazdów dwukołowych, z których można odzyskać około 25 000 ton magnesów ziem rzadkich o wartości około 10 miliardów juanów. Odzysk obejmuje również 7 000 ton prazeodymu i neodymu, pierwiastków ziem rzadkich, o wartości 2,66 miliarda juanów (w oparciu o cenę tlenku prazeodymu i neodymu wynoszącą 38 milionów juanów/tonę na dzień 1 lipca 2024 r.). Każdy silnik napędowy nowego pojazdu energetycznego potrzebuje zazwyczaj około 25 kg magnesów ziem rzadkich, 6,25 kg prazeodymu i neodymu oraz 0,5 kg dysprozu. 560 000 nowych pojazdów energetycznych, które mają zostać wycofane z eksploatacji w 2025 r., będzie zawierać 12 500 ton magnesów ziem rzadkich, 3500 ton prazeodymu i neodymu o wartości 1,33 miliarda juanów oraz 250 ton dysprozu o wartości 467,5 miliona juanów (w oparciu o cenę tlenek dysprozu po cenie 1,87 mln juanów na dzień 1 lipca 2024 r.). Stanowi to największą liczbę magnesów ziem rzadkich na świecie. W 2023 r. Chiny wyznaczyły łączny cel w zakresie kontroli wydobycia pierwiastków ziem rzadkich na poziomie 255 000 ton, co umożliwi demontaż i odzysk 30–40% pierwiastków ziem rzadkich z elektrycznych pojazdów dwukołowych i pojazdów nowych źródeł energii, co odpowiada obecnemu wolumenowi wydobycia chińskiego kopalnie ziem rzadkich.

Oczekuje się, że 42,77 mln nowych pojazdów energetycznych złomowanych w 2040 r. będzie zawierać 1,07 mln ton magnesów ziem rzadkich, 267 000 ton pierwiastków prazeodymowo-neodymowych i 21 400 ton pierwiastków dysprozowych. Ilość ta jest znacznie wyższa niż całkowita ilość produktów ziem rzadkich wyodrębnionych z wielkości wydobycia światowych kopalń metali ziem rzadkich. Rozwój ten pozwoli kompleksowo osiągnąć cel, jakim jest ochrona nieodnawialnych zasobów strategicznych.

(1) Poprawa zdrowia i dobrego samopoczucia ludzi

Miasto przyjazne naturze jest wzorem niskoemisyjnej, ekologicznej ochrony środowiska. Niepokojąca jest jednak rzeczywistość śmieci otaczających miasto i utylizacji zużytych samochodów elektrycznych, które zawierają substancje szkodliwe dla środowiska i organizmu ludzkiego. Problem ten wpływa na jakość życia ludzi. Rozwój kopalni miejskich nie tylko eliminuje zagrożenia, jakie odpady stanowią dla środowiska i organizmu ludzkiego, ale także zapewnia zdrowie i bezpieczeństwo ekologii miejskiej. Ponadto przyspiesza realizację harmonijnego współistnienia człowieka i natury.

2.Dylematy rozwoju miejskich kopalń

Ekologizacja i dekarbonizacja rozwoju gospodarczego i społecznego to kluczowe aspekty rozwoju wysokiej jakości. Chiny sformułowały liczne polityki i środki na rzecz rozwoju kopalń miejskich. Usprawniono także kompleksowo i różnymi kanałami gospodarkę stałymi odpadami komunalnymi i nowymi substancjami zanieczyszczającymi, organizując miejskie targi górnicze i inne wydarzenia. Chiny promują powszechny recykling miejskich kopalń metali ziem rzadkich, a także ich redukcję ilościową i wykorzystanie zasobów. Jednakże nadal istnieje wiele wyzwań związanych z wdrażaniem kompleksowej strategii ochrony oraz promowaniem oszczędnego i intensywnego wykorzystania zasobów.

(1) Niewystarczająca uwaga poświęcona rozwojowi górnictwa miejskiego

Wydobycie konwencjonalne prowadzone jest przez spółki wydobywcze na określonych obszarach górniczych, a dystrybucja zasobów w kopalniach miejskich jest wyraźnie zdecentralizowana. Inercja skłoniła większość firm do skupienia się na malejącej liczbie kopalń naturalnych i inwestowania w kosztowne badania i rozwój nowych technologii. Większość możliwych do wykorzystania zasobów mineralnych na świecie nie znajduje się już pod ziemią, ale jest nagromadzona na powierzchni w postaci „grobów samochodowych, „grobow stalowych”, „śmieci elektronicznych i innych odpadów. Kopalnie miejskie i kopalnie tradycyjne to bardzo różne formy wydobycia. Górnictwo nie polega już na podziemnych szybach kopalnianych i wydobyciu, ale na kruszeniu odpadów, klasyfikacji i wydobywaniu metali, tworzyw sztucznych i innych materiałów nadających się do recyklingu. Nowi górnicy muszą jedynie sklasyfikować śmieci, aby zakończyć wstępną zbiórkę zasobów. Kopalnia miejska jest w zasięgu ręki, jednak rozpoznanie rzeczywistej wartości tych kopalń i znaczenia górnictwa może prowadzić do ich wszechstronnego wykorzystania przez przedsiębiorstwa. Jednak niewiele przedsiębiorstw dostrzega wartość i znaczenie wydobywania tych kopalń miejskich i realizowania wszechstronnego wykorzystania, koncentrując się na rozwoju kopalń miejskich powinna być ideologiczną podstawą wysokiej jakości rozwoju gospodarki światowej.

● Nieodpowiednie sieci przeładunku i utylizacji

Miasta górnicze wydobywają bez zezwolenia rządu na określenie zakresu i czasu trwania wydobycia. W konsekwencji zbieranie, klasyfikacja, transport i utylizacja odpadów bezpośrednio wpływają na stabilność dostaw surowców przedsiębiorstwa. Nieodpowiednia technologia demontażu prowadzi do tego, że przedsiębiorstwa zaniedbują recykling zużytych produktów silnikowych. Niektórzy obywatele uciekają się do sprzedaży zużytych rowerów elektrycznych sprzedawcom mobilnym ze względu na brak formalnych kanałów recyklingu, w wyniku czego głównymi odbiorcami stają się prywatni nabywcy. Ponadto recykling zużytego sprzętu elektrycznego, siedem rodzajów odpadów oraz demontaż i recykling złomowanych samochodów wymagają odpowiednich kwalifikacji ze względu na ich duże uzależnienie od nowych technologii. Jest oczywiste, że zwiększenie świadomości społecznej, udoskonalenie systemu recyklingu i poprawa standaryzacji przedsiębiorstw mają kluczowe znaczenie dla rozwiązania problemu rozproszonych podmiotów zajmujących się recyklingiem.

3.Innowacyjne pomysły na rozwój miejskich kopalń

Wartość rozwoju kopalni miejskich zależy zarówno od aktualnej ilości odpadów, jak i przyszłego ich przyrostu i tempa wzrostu. Do końca 2021 roku na świecie będzie 17 miast o populacji powyżej 10 milionów, a w Chinach 113 miast o populacji powyżej 1 miliona. Jednocześnie będzie rósł zasób pojazdów na nową energię i liczba pojazdów złomowanych. Dlatego istotne jest dalsze badanie i wprowadzanie innowacji w celu wzmocnienia rozwoju kopalń miejskich i promowania rozwoju wysokiej jakości.

● Wsparcie polityki i zarządzanie naukowe

Chiny, jako konsument nowych pojazdów energetycznych i elektrycznych jednośladów, realizują cel, jakim jest rozwój miejskich kopalni, aby służyły społeczeństwu, przemysłowi i ludzkości. Osiągnięcie to jest nierozerwalnie związane ze wsparciem politycznym na szczeblu krajowym, kompleksowym systemem przepisów ustawowych i wykonawczych oraz koniecznością naukowego zarządzania. W 1976 roku Stany Zjednoczone opracowały i uchwaliły ustawę o usuwaniu odpadów stałych, a w 1989 roku Kalifornia przyjęła rozporządzenie w sprawie kompleksowej gospodarki odpadami. Dzięki rygorystycznej polityce i środkom regulacyjnym wartość produkcji amerykańskiego przemysłu energii odnawialnej zbliżyła się do wartości produkcji przemysłu motoryzacyjnego. Wyciąganie wniosków z doświadczeń innych i wdrażanie zaawansowanych koncepcji zarządzania może zwiększyć motywację przedsiębiorstwa. Korzystna polityka może zachęcać do innowacji technologicznych, stosowania nowych materiałów przy projektowaniu produktów przyjaznych dla środowiska, a ostatecznie doprowadzić do ograniczenia źródeł emisji. Niezbędne jest zintensyfikowanie kampanii uświadamiających społeczeństwo, promowanie praktyk oszczędnej konsumpcji i poprawa wskaźników recyklingu odpadów. Ponadto zwiększenie inwestycji w badania nad utylizacją odpadów i rozwój technologii, zachęcanie do inwestycji prywatnych i zagranicznych oraz wdrażanie różnych środków może przyspieszyć rozwój kopalń miejskich, stanowiących istotny element zrównoważonego rozwoju.

(2) Koncepcja ekologicznego rozwoju kieruje rozwojem nowych technologii.

Podejście do zielonego rozwoju stanowi znaczącą zmianę w paradygmacie rozwoju, w którym zasoby, ochrona środowiska i inne ograniczenia służą jako innowacyjne siły napędowe górnictwa miejskiego. Postrzega również rzadkie, trudne do udoskonalenia i cenne materiały zarówno jako szanse, jak i wyzwania. Niezależne innowacje przedsiębiorstw są kluczem do osiągnięcia wysokiej jakości rozwoju, gdyż uwzględniają one innowacyjną koncepcję ograniczonych zasobów i nieograniczonego recyklingu. Podejmując wyzwania związane z recyklingiem i wykorzystując innowacje technologiczne, sprzętowe i procesowe, przedsiębiorstwa mogą uwolnić potencjał pierwiastków ziem rzadkich i udoskonalonej regeneracji. Takie podejście tchnie nowe życie w materiały odpadowe poprzez wielokrotne cykle ponownego użycia, wspierając postęp naukowy i technologiczny w branży oraz wzmacniając podstawową konkurencyjność.

(3) Rozwój pełnego cyklu życia, kompletny łańcuch branżowy

Rozwój kopalń miejskich jest ściśle powiązany z cyklem życia odpadów. Produkty w cywilizacji przemysłowej nie mogą uniknąć losu „od kołyski aż po grób, kończąc cykl życia od surowców wydobywczych, poprzez wytworzenie produktu, sprzedaż, użytkowanie i eliminację jako produkty odpadowe. W okresie cywilizacji ekologicznej rozwój zielonego recyklingu może się odwrócić zamienić się w cudowną transformację. Dzięki metodzie analizy przepływu materiału wewnętrznego i zewnętrznego cyklu materiału wejściowego i wyjściowego, kierunek przepływu odpadów może zostać zmieniony z „grobowca” do „kołyski” i zrealizowany los „od kołyski do grobu” „od kołyski do kołyski wielokrotne odrodzenia”. Dzięki platformie „Internet + recykling” można osiągnąć efektywne połączenie trzech głównych ogniw: wytwarzania odpadów, zbierania odpadów i recyklingu odpadów. Rozwijając cały cykl życia zielonego projektowania, zielonej produkcji, zielonej sprzedaży, ekologicznego recyklingu i przetwarzania, realizuje innowację całego łańcucha przemysłowego, w tym sortowanie i demontaż, obróbkę wstępną i przetwarzanie, recykling materiałów i regenerację.

(4) Odgrywanie roli wzorowego lidera

Rozwój miejskich kopalń metali ziem rzadkich może sprzyjać zmniejszaniu się mocy produkcyjnych i ekologicznemu rozwojowi całej gospodarki w różnych aspektach, takich jak ochrona środowiska i ponowne wykorzystanie zasobów. Może także przyczynić się do zapewnienia wysokiej jakości rozwoju poprzez reformę strukturalną po stronie podaży. Demonstrowanie i przewodzenie ma pozytywne znaczenie we wspieraniu sieciowania systemu recyklingu, racjonalizacji łańcucha przemysłowego, zwiększania wykorzystania zasobów, wiodącej technologii i sprzętu, dzielenia się infrastrukturą, centralizacji traktowania w zakresie ochrony środowiska oraz standaryzacji działania i zarządzania. Wiodące przedsiębiorstwa mogą skierować cały miejski przemysł wydobywczy w kierunku wysokiej klasy, inteligentnych, bezpiecznych dla zasobów, czystych i wydajnych praktyk wysokiej jakości.

(Ten artykuł został uzupełniony przez grupę ekspertów Sichuan Yuanlai Shun New Rare Earth Materials Co., Ltd., Zeng Zheng i Song Donghui, cytując artykuł „Jak zapewnić wysoką jakość rozwoju kopalni miejskich” autorstwa Zhu Yan i Li Xuemei z Wydziału Środowiska na Uniwersytecie Renmin w Chinach.)