Opracowano nowy proces ekstrakcji tlenków pierwiastków ziem rzadkich

Odkrycia zatytułowane "Selektywne odzyskiwanie wysokiej jakości pierwiastków ziem rzadkich, Al i Co-Mn z kwaśnego szlamu z oczyszczalni ścieków kopalnianych" opublikowano w czasopiśmie Minerals Engineering.

Krytyczne minerały, w tym 17 pierwiastków ziem rzadkich, są wykorzystywane w wielu popularnych produktach gospodarstwa domowego, takich jak smartfony i komputery, oraz w zastosowaniach niezbędnych do przejścia na czystą energię, takich jak pojazdy elektryczne, baterie i panele słoneczne.Popyt na te metale wzrósł ze względu na ich duże znaczenie gospodarcze i wysokie ryzyko podażowe, a co za tym idzie ich brak miałby istotne konsekwencje dla bezpieczeństwa gospodarczego i narodowego USA.

Stany Zjednoczone muszą zapewnić, że dostawy tych minerałów są zabezpieczone, a zatem muszą przyjrzeć się wydobyciu tych minerałów w kraju.Stwierdzono, że kwaśny drenaż kopalń (AMD) oraz związane z nim ciała stałe i osady powstałe w wyniku leczenia AMD są realnymi źródłami wielu krytycznych minerałów i pierwiastków ziem rzadkich.

Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) bada to dalej i sfinansował wysiłki mające na celu wykazanie zarówno technicznej wykonalności, jak i ekonomicznej opłacalności wydobywania, oddzielania i odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich i CM z amerykańskiego węgla i źródeł produktów ubocznych węgla, w celu osiągnięcia mieszane tlenki metali ziem rzadkich z zasobów węglowych o minimalnej czystości 75%.

„Pracowaliśmy nad opracowaniem strategii odzyskiwania CM i pierwiastków ziem rzadkich z tych strumieni odpadów i osiągnęliśmy kamień milowy w postaci pierwiastków ziem rzadkich o klasie 88,5%” – powiedział Sarma Pisupati, profesor inżynierii energetycznej i mineralnej oraz dyrektor Centrum Minerałów Krytycznych w Penn State .„Obecny cel wyznaczony przez DOE w zakresie osiągnięcia mieszanych tlenków metali ziem rzadkich wynosi 75% i przekroczyliśmy ten cel”.

Naukowcy uzyskali kwaśny drenaż kopalni i powiązany materiał szlamowy reprezentujący złoże węgla Lower Kittanning i ocenili odzyskiwanie wielu krytycznych minerałów.Następnie opracowano nowy proces oczyszczania oparty na poprzednim procesie przetwarzania AMD w celu odzyskania wysokiej jakości aluminium, pierwiastków ziem rzadkich, kobaltu i produktów manganu ze szlamu„Ekstrakcja REE i CM bezpośrednio z AMD eliminuje potrzebę rozpuszczania szlamu i związane z tym koszty odczynników i przetwarzania, co skutkuje bardziej zrównoważonymi praktykami usuwania odpadów przy niskich kosztach”, powiedział Mohammad Rezaee, adiunkt inżynierii górniczej w Penn State i współautor badania.

Zwykle AMD leczy się przez dodanie wapna lub innych substancji chemicznych w celu podniesienia pH do 7. Jednak naukowcy zmienili to w swoim nowym procesie.

Nowy system AMD do ekstrakcji tlenków pierwiastków ziem rzadkichW nowym systemie opracowanym przez naukowców pH wciąż jest podnoszone do 7, ale odbywa się to etapami.

„Zamiast dodawania wodorotlenku sodu, wodorotlenku wapnia lub wapna naraz w celu podniesienia pH, podnosimy je etapami” – powiedział Pisupati.„Zaletą tej metody jest to, że pozwala na wytrącanie się niektórych minerałów przy różnych poziomach pH.Jeśli dodamy całą naszą zasadę na raz i doprowadzimy pH do 7, wszystkie te rzeczy wytrącą się w tym samym czasie.Wtedy musielibyśmy wrócić i ich rozdzielić.

pH podniesiono do poziomu potrzebnego do wytrącenia żelaza, a następnie do pH potrzebnego do wytrącenia glinu.Po tym wytrącaniu pierwiastki ziem rzadkich, a następnie odzyskiwane przez wytrącanie węglanów.

Usunięte osady są następnie ponownie poddawane cyklowi w procesie oczyszczania w celu usunięcia żelaza, aluminium i innych pozostałości.

Czystość odzyskanych minerałów