2022-12-01
Τα ευρήματα, με τίτλο «Επιλεκτική ανάκτηση υψηλής ποιότητας σπάνιων γαιών, Al, και Co-Mn από όξινο υλικό επεξεργασίας λάσπης αποστράγγισης ορυχείων», δημοσιεύτηκαν στο Minerals Engineering.
Τα κρίσιμα ορυκτά, συμπεριλαμβανομένων των 17 στοιχείων σπάνιων γαιών, χρησιμοποιούνται σε πολλά κοινά προϊόντα οικιακής χρήσης, όπως smartphone και υπολογιστές, και σε εφαρμογές απαραίτητες για τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια, όπως ηλεκτρικά οχήματα, μπαταρίες και ηλιακούς συλλέκτες.Η ζήτηση για αυτά τα μέταλλα έχει αυξηθεί λόγω της υψηλής οικονομικής σημασίας τους και του υψηλού κινδύνου προσφοράς και, κατά συνέπεια, η απουσία τους θα είχε σημαντικές συνέπειες στην οικονομική και εθνική ασφάλεια των ΗΠΑ.
Οι ΗΠΑ πρέπει να διασφαλίσουν ότι ο εφοδιασμός αυτών των ορυκτών είναι εξασφαλισμένος, και ως εκ τούτου πρέπει να εξετάσουν την εξόρυξη αυτών των ορυκτών στο εσωτερικό.Η αποστράγγιση ορυχείων οξέων (AMD) και τα σχετικά στερεά και ιζήματα που προκύπτουν από την επεξεργασία AMD έχουν βρεθεί ότι είναι βιώσιμες πηγές πολλαπλών κρίσιμων ορυκτών και στοιχείων σπάνιων γαιών.
Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) το διερευνά περαιτέρω και έχει χρηματοδοτήσει προσπάθειες για να αποδείξει τόσο την τεχνική σκοπιμότητα όσο και την οικονομική βιωσιμότητα της εξόρυξης, του διαχωρισμού και της ανάκτησης REE και CM από πηγές άνθρακα και υποπροϊόντων άνθρακα των ΗΠΑ, με στόχο την επίτευξη ανάμεικτα οξείδια σπάνιων γαιών από πόρους με βάση τον άνθρακα με ελάχιστη καθαρότητα 75%.
«Εργαζόμαστε για να αναπτύξουμε στρατηγικές για την ανάκτηση CM και REE από αυτές τις ροές αποβλήτων και έχουμε επιτύχει ένα ορόσημο 88,5% βαθμού REE», δήλωσε ο Sarma Pisupati, Καθηγητής Ενέργειας και Μηχανικής Ορυκτών και Διευθυντής του Κέντρου για Κρίσιμα Ορυκτά στο Penn State. .«Ο τρέχων στόχος που έχει τεθεί από το DOE για την επίτευξη μικτών οξειδίων σπάνιων γαιών είναι 75% και έχουμε ξεπεράσει αυτόν τον στόχο».
Οι ερευνητές έλαβαν την όξινη αποστράγγιση του ορυχείου και το σχετικό υλικό λάσπης που αντιπροσωπεύει την κλίνη άνθρακα Lower Kittanning και αξιολόγησαν την ανάκτηση πολλαπλών κρίσιμων ορυκτών.Στη συνέχεια σχεδιάστηκε μια νέα διαδικασία καθαρισμού που βασίζεται σε προηγούμενη διαδικασία επεξεργασίας AMD για την ανάκτηση αλουμινίου υψηλής ποιότητας, στοιχείων σπάνιων γαιών, κοβαλτίου και προϊόντων μαγγανίου από τη λάσπη«Η εξαγωγή REEs και CMs απευθείας από την AMD εξαλείφει την ανάγκη για διάλυση της λάσπης και το σχετικό κόστος των αντιδραστηρίων και της επεξεργασίας, με αποτέλεσμα πιο βιώσιμες πρακτικές διάθεσης απορριμμάτων με χαμηλό κόστος», δήλωσε ο Mohammad Rezaee, Επίκουρος Καθηγητής Μηχανικής Μεταλλείων στο Penn State. και συν-συγγραφέας στη μελέτη.
Συνήθως, η AMD αντιμετωπίζεται με την προσθήκη ασβέστη ή άλλων χημικών ουσιών για την αύξηση του pH στο 7. Ωστόσο, οι ερευνητές το άλλαξαν αυτό στη νέα τους διαδικασία.
Το νέο σύστημα AMD για την εξαγωγή οξειδίων στοιχείων σπάνιων γαιώνΣτο νέο σύστημα που ανέπτυξαν οι ερευνητές, το pH εξακολουθεί να αυξάνεται στο 7, αλλά αυτό γίνεται σταδιακά.
«Αντί να προσθέτουμε υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του ασβεστίου ή ασβέστη ταυτόχρονα για να αυξήσουμε το pH, το αυξάνουμε σταδιακά», είπε ο Pisupati.«Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι επιτρέπει σε ορισμένα μέταλλα να καθιζάνουν σε διαφορετικά επίπεδα pH.Αν προσθέσουμε στη βάση μας όλα με τη μία και φέρουμε το pH στο 7, όλα αυτά τα πράγματα θα κατακρημνιστούν ταυτόχρονα.Τότε θα έπρεπε να επιστρέψουμε και να τους χωρίσουμε».
Το pH αυξήθηκε στο επίπεδο που απαιτείται για την καθίζηση του σιδήρου και στη συνέχεια στο pH που απαιτείται για την καθίζηση του αλουμινίου.Μετά από αυτή την κατακρήμνιση, οι σπάνιες γαίες και στη συνέχεια ανακτήθηκαν μέσω της ανθρακικής κατακρήμνισης.
Τα ιζήματα που αφαιρέθηκαν στη συνέχεια επαναφέρονται κατά τη διάρκεια του κύκλου στη διαδικασία καθαρισμού για την απομάκρυνση του σιδήρου, του αλουμινίου και άλλων υπολειμμάτων.
Καθαρότητα των ανακτηθέντων ορυκτών
Μας στείλετε την έρευνά σας άμεσα σε
