lähde: AZO Mining

Mitä ovat harvinaiset maametallit ja mistä niitä löytyy?

Harvinaiset maametallit (REE) sisältävät 17 metallialkuainetta, jotka koostuvat 15 lantanidista jaksollisessa taulukossa:

Lantaani

Cerium

Praseodyymi

Neodyymi

Promethium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Dysprosium

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Scandium

yttrium

Useimmat niistä eivät ole niin harvinaisia ​​kuin ryhmän nimi antaa ymmärtää, mutta ne nimettiin 1700- ja 1800-luvuilla verrattuna muihin yleisempiin "maan"-elementteihin, kuten kalkkiin ja magnesiumoksidiin.

Cerium on yleisin REE ja sitä on runsaammin kuin kuparia tai lyijyä.

Geologisesti tarkasteltuna REE-jäämiä löytyy kuitenkin harvoin keskittyneistä esiintymistä, koska esimerkiksi hiilisaumat tekevät niiden louhinnasta taloudellisesti vaikeaa.

Niitä löytyy sen sijaan neljästä epätavallisesta kivilajista; karbonatiitit, jotka ovat epätavallisia magmaisia ​​kiviä, jotka ovat peräisin karbonaattirikkaista magmaista, emäksisistä magmaisista olosuhteista, ioneja absorboivista savikerrostumista ja monatsiitti-ksenotimella kantavista kerrostumista.

Kiina louhii 95 % harvinaisista maaelementeistä tyydyttääkseen huipputeknisten elämäntapojen ja uusiutuvan energian kysynnän

1990-luvun lopulta lähtien Kiina on hallinnut REE:n tuotantoa hyödyntäen omia ioneja absorboivia saviesiintymiä, jotka tunnetaan nimellä "South China Clays".

Se on Kiinalle taloudellista, koska saviesiintymiä on helppo erottaa heikoista hapoista.

Harvinaisia ​​maametallielementtejä käytetään kaikenlaisissa huipputeknologian laitteissa, mukaan lukien tietokoneet, DVD-soittimet, matkapuhelimet, valaistus, valokuitu, kamerat ja kaiuttimet ja jopa sotilaslaitteet, kuten suihkumoottorit, ohjusten ohjausjärjestelmät, satelliitit ja torjuntalaitteet. - ohjuspuolustus.

Vuoden 2015 Pariisin ilmastosopimuksen tavoitteena on rajoittaa ilmaston lämpeneminen alle 2 ˚C:een, mieluiten 1,5 ˚C:een, esiteolliseen aikaan. Tämä on lisännyt uusiutuvan energian ja sähköautojen kysyntää, mikä edellyttää myös REE:n toimintaa.

Vuonna 2010 Kiina ilmoitti vähentävänsä REE-vientiä täyttääkseen oman kysynnän kasvunsa, mutta säilyttääkseen myös hallitsevan asemansa korkean teknologian laitteiden toimittamisessa muualle maailmaan.

Kiinalla on myös vahva taloudellinen asema hallita uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinkopaneelien, tuuli- ja vuorovesivoimaloiden sekä sähköajoneuvojen, tarjontaa.

Harvinaisten maametallien fosfokipsin lannoitteen talteenottoprojekti

Fosfokipsi on lannoitteiden sivutuote ja sisältää luonnossa esiintyviä radioaktiivisia alkuaineita, kuten uraania ja toriumia. Tästä syystä sitä varastoidaan loputtomiin, ja siihen liittyy maaperän, ilman ja veden saastuttamisen riskejä.

Siksi Penn State Universityn tutkijat ovat kehittäneet monivaiheisen lähestymistavan, jossa käytetään muokattuja peptidejä, lyhyitä aminohappojonoja, jotka voivat tarkasti tunnistaa ja erottaa REE:t käyttämällä erityisesti kehitettyä kalvoa.

Koska perinteiset erotusmenetelmät ovat riittämättömiä, hankkeessa pyritään kehittämään uusia erotustekniikoita, materiaaleja ja prosesseja.

Suunnittelua johtaa laskennallinen mallinnus, jonka on kehittänyt Clemsonin kemian ja biomolekyylitekniikan johtava tutkija ja apulaisprofessori Rachel Getman sekä tutkijat Christine Duval ja Julie Renner, jotka kehittävät molekyylejä, jotka kiinnittyvät tiettyihin REE-kohteisiin.

Greenlee tarkastelee niiden käyttäytymistä vedessä ja arvioi ympäristövaikutuksia ja erilaisia ​​taloudellisia mahdollisuuksia vaihtelevissa suunnittelu- ja käyttötilanteissa.

Kemiantekniikan professori Lauren Greenlee väittää, että: "Tänään arviolta 200 000 tonnia harvinaisten maametallien alkuaineita on loukussa käsittelemättömässä fosfokipsijätteessä pelkästään Floridassa."

Ryhmä tunnistaa, että perinteinen talteenotto liittyy ympäristö- ja taloudellisiin esteisiin, jolloin ne otetaan tällä hetkellä talteen komposiittimateriaaleista, jotka vaativat fossiilisten polttoaineiden polttamista ja ovat työvoimavaltaisia.

Uusi hanke keskittyy niiden talteenottoon kestävällä tavalla, ja se voidaan ottaa käyttöön laajemmin ympäristö- ja taloudellisten hyötyjen vuoksi.

Jos hanke onnistuu, se voi myös vähentää Yhdysvaltojen riippuvuutta Kiinasta harvinaisten maametallien toimittamisessa.

Kansallisen tiedesäätiön hankerahoitus

Penn State REE -projektia rahoitetaan neljän vuoden apurahalla 571 658 dollaria, yhteensä 1,7 miljoonaa dollaria, ja se on yhteistyö Case Western Reserve Universityn ja Clemson Universityn kanssa.

Vaihtoehtoisia tapoja palauttaa harvinaiset maametallit

RRE:n talteenotto tapahtuu tyypillisesti pienimuotoisin toimenpitein, tavallisesti liuottamalla ja liuotinuutolla.

Vaikka liuotus on yksinkertainen prosessi, se vaatii suuren määrän vaarallisia kemiallisia reagensseja, joten se ei ole kaupallisesti toivottavaa.

Liuotinuutto on tehokas tekniikka, mutta ei kovin tehokas, koska se on työvoimavaltaista ja aikaa vievää.

Toinen yleinen tapa saada REE talteen on maatalouden louhinta, joka tunnetaan myös nimellä e-mining, jossa elektroniikkajätteitä, kuten vanhoja tietokoneita, puhelimia ja televisiota, kuljetetaan eri maista Kiinaan REE-louhintaan.

YK:n ympäristöohjelman mukaan vuonna 2019 syntyi yli 53 miljoonaa tonnia sähköistä jätettä, joista noin 57 miljardia dollaria sisälsi REE- ja metalleja.

Vaikka sitä usein mainostetaan kestävänä materiaalien kierrätysmenetelmänä, se ei ole ilman omia ongelmiaan, jotka on vielä voitettava.

Agrolouhinta vaatii paljon varastotilaa, kierrätyslaitoksia, kaatopaikkajätteitä REE:n talteenoton jälkeen sekä kuljetuskustannuksia, jotka edellyttävät fossiilisten polttoaineiden polttamista.

Penn State University Projectilla on potentiaalia voittaa joitakin perinteisiin REE:n talteenottomenetelmiin liittyviä ongelmia, jos se pystyy täyttämään omat ympäristö- ja taloustavoitteensa.

---

Postitusaika: 03.03.2022