استعادة معدن البلاديوم الثمين من إعادة تدوير شفرات التوربينات

في إعادة تدوير ريش التوربينات، يتركز البلاديوم بشكل رئيسي في اللحامات الملحومة ومناطق طلاء الريش. تستخدم شركة دونغشينغ لإعادة تدوير المعادن الثمينة عملية صهر وتكرير لاستخراج البلاديوم ومعادن نادرة أخرى من ريش التوربينات المتقاعدة. ومع ذلك، فإن معدل استرداد البلاديوم أقل بكثير من معدل استرداد الرينيوم (حوالي 2%)، إذ يوجد البلاديوم في السبائك كمضافات ضئيلة، وهو عرضة للأكسدة والفقد أثناء الصهر في درجات حرارة عالية. تستخدم مصانع إعادة التدوير الأوروبية تقنية التحليل المعدني المائي لإذابة البلاديوم انتقائيًا عن طريق غمر بقايا الريش المسحوقة في مذيب حمضي، يليه ترسيب كهربائي للتنقية. تتطلب هذه العملية تحكمًا صارمًا في درجة الحموضة (pH) لمنع دخول شوائب الألياف، حيث تصل نقاء البلاديوم إلى 99.5% لكل دفعة.

التحديات التقنية في إعادة تدوير شفرات توربينات الطائرات المستعملة

يكمن التحدي الرئيسي في إعادة تدوير ريش التوربينات في الفصل الفعال لأسطح المواد المركبة. تتكون ريش التوربينات من سبائك النيكل عالية الحرارة (مثل K465) والطلاءات الخزفية، والتي ترتبط ببعضها البعض بقوة بواسطة روابط كيميائية. تتسبب طرق التكسير الميكانيكية التقليدية في كسر الألياف وتلوث مسحوق المعدن، مما يقلل من جودة المنتجات المعاد تدويرها. يستخدم مصنع كوسي الياباني تقنية إعادة الصهر بالخبث الكهربائي (ESR): خلال مرحلة المعالجة المسبقة، تُنفث الريش بالرمل وتُغسل بالأحماض لإزالة أكاسيد السطح؛ وخلال مرحلة إعادة الصهر، تُجرى عملية التكرير في بيئة مفرغة من الهواء بضغط أقل من 0.67 باسكال لفصل مصفوفة السبائك عن شوائب الطلاء. ومع ذلك، فإن الرينيوم عرضة للتطاير والفقد أثناء إعادة الصهر في درجات حرارة عالية، مما يستلزم حقن غاز الأرجون للحماية، مما يزيد من استهلاك الطاقة بنسبة 30%.

هناك تحدٍّ آخر يتمثل في معالجة الطلاءات الراتنجية. ويمكن الاستشهاد بعملية التحلل الكيميائي التي طورتها شركة فيستاس، والتي تُستخدم فيها مذيبات ثنائي ميثيل فورماميد لتكسير راتنج الإيبوكسي عند درجة حرارة 240 درجة مئوية، مما يُطلق هيكل الألياف. ومع ذلك، تتميز راتنجات الطيران بثبات حراري أعلى، مما يتطلب مساعدة الموجات فوق الصوتية للتحلل، مما يزيد من تعقيد المعدات.

تصنيف أسعار إعادة تدوير شفرات التوربينات

تعتمد الجدوى الاقتصادية لإعادة تدوير شفرات التوربينات على محتوى المعدن وتكاليف العملية:

جودة عالية: يمكن لشفرات التوربينات التي تحتوي على ≥ 4% رينيوم (مثل شفرات المراحل عالية الضغط لمحركات الطائرات التجارية) أن تُنتج 20 كجم من الرينيوم لكل طن من الخردة. بناءً على أسعار الرينيوم الحالية التي تتراوح بين 3000 و6000 دولار أمريكي للكيلوغرام، فإن قيمة إعادة التدوير تتراوح بين 60,000 و120,000 دولار أمريكي تقريبًا للطن. تُعالج شركة هونغ كونغ دونغشنغ لإعادة تدوير المعادن الثمينة 50 طنًا من شفرات الخردة سنويًا.

فئة متوسطة إلى منخفضة القيمة: محركات عسكرية أو شفرات توربينية مساعدة تحتوي على رينيوم بنسبة ≤ 2%، وتحتوي على معادن منخفضة القيمة مثل التنغستن والموليبدينوم. تُمثل تكاليف الصهر والتنقية 45% من إجمالي التكاليف، مما يُقلل صافي الأرباح إلى ما بين 10,000 و15,000 دولار أمريكي للطن.

ويجب على شركات إعادة التدوير أن تتحمل تكاليف خفية: إذ يجب أن يتوافق نقل النفايات عبر الحدود مع أحكام اتفاقية بازل بشأن نقل النفايات الخطرة، مما يزيد من تكاليف الامتثال بنسبة 15%؛ ويجب أن يتجاوز معدل إعادة تدوير المذيبات الكيميائية (مثل أسيتات الزنك) 90% للحفاظ على الجدوى الاقتصادية.

تحليل عملي للمكونات القابلة لإعادة التدوير من الطائرات الخردة

بالإضافة إلى إعادة تدوير شفرات التوربينات، يتم إعطاء الأولوية للمكونات التالية للاسترداد عند تقاعد الطائرات:

مكونات نظام الإشعال: تحتوي أقطاب شمعات الاحتراق على سبائك إيريديوم ، حيث تُنتج كل قطعة ما بين 0.5 و1 غرام من الإيريديوم. يُفصل الغلاف الخزفي بالصهر عالي الحرارة، مما يحقق معدل استرداد للإيريديوم يتجاوز 95%.

جهات الاتصال والمستشعرات الإلكترونية: لوحات الدوائر الإلكترونية المطلية بالذهب للطائرات مطلية بالذهب بسمك يصل إلى 50 ميكرومترًا، أي أكثر سمكًا بكثير من الإلكترونيات الشائعة. باستخدام استخلاص السيانيد، يمكن استعادة 10-20 غرامًا من الذهب لكل كيلوغرام من الخردة، إلا أن هذا يتطلب أنظمة معالجة بالغاز.

محفزات العادم: تُلصق طبقات من محفزات البلاتين/الروديوم على فوهات عادم المحرك، وتشبه عملية الاستعادة عملية الاستعادة في المحولات الحفازة للسيارات. يمكن لطريقة الاستخلاص بالترسيب الحمضي استخلاص 90% من معادن مجموعة البلاتين، إلا أن محفزات الطيران تتميز بتركيبة أكثر تعقيدًا، وتتطلب أزمنة تفاعل أطول تصل إلى 72 ساعة.

لا تزال إعادة تدوير شفرات التوربينات تُمثل القيمة الأساسية لمعالجة الطائرات في نهاية عمرها الافتراضي، ولكن يمكن تعزيز فوائدها من خلال الفرز الدقيق، والعمليات منخفضة الكربون، والتعاون في سلسلة التوريد. على مدى السنوات الخمس المقبلة، سيُطبّق الاتحاد الأوروبي معيارًا لإعادة تدوير الطائرات بنسبة 85%، مما يجعل تقنية إعادة تدوير شفرات التوربينات عاملًا تنافسيًا رئيسيًا في السوق.