Zdroj: Azo ťažba

Čo sú prvky vzácnych zemín a kde sa nachádzajú?

Prvky vzácnych zemín (REES) tvoria 17 kovových prvkov, ktoré tvoria 15 lantanidov na periodickej tabuľke:

Lanthanum

Cerium

Praseodymium

Noodymium

Promethia

Samarium

Europium

Galíny

Trik

Dysprosium

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Škrub

Ytria

Väčšina z nich nie je taká zriedkavá, ako naznačuje názov skupiny, ale boli pomenované v 18. a 19. storočí, v porovnaní s inými bežnými prvkami „Zeme“, ako je vápno a magnézia.

Cerium je najbežnejším REE a je hojnejší ako meď alebo olovo.

Z geologického hľadiska sa však REE zriedka vyskytujú v koncentrovaných ložiskách, pretože napríklad uhoľné švy ich mradí ekonomicky.

Namiesto toho sa nachádzajú v štyroch hlavných neobvyklých typoch hornín; Uhlík, ktoré sú nezvyčajnými vyvrátenými horninami odvodené z magmy bohatých na uhličitany, alkalických vyvratných nastavení, usadenín iónových a absorpčných ílov a ložisiek monazite-xenotime nositeľov.

Čína bane 95% prvkov vzácnych zemín na uspokojenie dopytu po životnom štýle hi-tech a obnoviteľnej energie

Od konca 90. rokov 20. storočia Čína dominovala výrobe REE a využíva svoje vlastné ložiská absorpcie iónovej absorpcie, známe ako „južné čínske íly“.

Pre Čínu je ekonomické, pretože ložiská hliny sa ľahko extrahujú z používania slabých kyselín.

Prvky vzácnych zemín sa používajú pre najrôznejšie hi-tech vybavenie, vrátane počítačov, hráčov DVD, mobilných telefónov, osvetlenia, optiky vlákien, fotoaparátov a rečníkov a dokonca aj vojenského vybavenia, ako sú prúdové motory, raketové usmerňovacie systémy, satelity a protišmyková obrana.

Cieľom dohody o klimatickej dohode v roku 2015 je obmedziť globálne otepľovanie pod 2 ° C, najlepšie 1,5 ° C, pred industriálne úrovne. To zvýšilo dopyt po obnoviteľných vozidlách s energiou a elektrickými automobilmi, ktoré tiež vyžadujú, aby prevádzka REES.

V roku 2010 Čína oznámila, že zníži vývoz REE, aby splnila svoj vlastný nárast dopytu, ale zachová si aj svoju dominantnú pozíciu na dodávanie hi-tech vybavenia do zvyšku sveta.

Čína je tiež v silnej ekonomickej pozícii na kontrolu dodávok REE potrebných pre obnoviteľné energie, ako sú solárne panely, veterné a prílivové energetické turbíny, ako aj elektrické vozidlá.

Fosfogypsum hnojivo zachytáva projekt vzácnych prvkov

Fosfogypsum je vedľajším produktom hnojiva a obsahuje prirodzene sa vyskytujúce rádioaktívne prvky, ako je urán a tória. Z tohto dôvodu sa ukladá na neurčito s súvisiacimi rizikami znečisťujúcej pôdy, vzduchu a vody.

Preto vedci na Penn State University vymysleli viacstupňový prístup s použitím inžinierskych peptidov, krátkych reťazcov aminokyselín, ktoré môžu presne identifikovať a oddeliť REE pomocou špeciálne vyvinutej membrány.

Keďže tradičné metódy oddelenia sú nedostatočné, cieľom projektu je navrhnúť nové techniky, materiály a procesy separácie.

Dizajn vedie výpočtové modelovanie, vyvinuté Rachel Getman, hlavný výskumný pracovník a docentka chemického a biomolekulárneho inžinierstva v Clemsonu, s vyšetrovateľmi Christine Duval a Julie Rennerovou, ktorá vyvíja molekuly, ktoré sa budú zaoberať špecifickými REE.

Greenlee sa pozrie na to, ako sa správajú vo vode, a posúdi vplyv na životné prostredie a rôzne ekonomické potenciály v rámci premenlivých dizajnu a prevádzkových situácií.

Profesorka chemického inžinierstva Lauren Greenlee tvrdí, že: „Dnes je na Floride uväznených odhadom 200 000 ton prvkov vzácnych zemín.“

Tím identifikuje, že tradičné zotavenie je spojené s environmentálnymi a ekonomickými prekážkami, pri ktorých sa v súčasnosti získavajú z kompozitných materiálov, ktoré si vyžadujú spaľovanie fosílnych palív a je náročné na prácu

Nový projekt sa zameria na ich získanie udržateľným spôsobom a môže byť zavedený vo väčšom rozsahu pre environmentálne a ekonomické výhody.

Ak je projekt úspešný, môže tiež znížiť závislosť USA od Číny pri poskytovaní prvkov vzácnych zemín.

Financovanie projektu National Science Foundation

Projekt Penn State REE je financovaný štvorročným grantom vo výške 571 658 dolárov v celkovej výške 1,7 milióna dolárov a je spoluprácou s Case Western Reserve University a Clemson University.

Alternatívne spôsoby, ako obnoviť prvky vzácnych zemín

Zotavenie sa zvyčajne vykonáva pomocou malých operácií, bežne vylúhovaním a extrakciou rozpúšťadla.

Aj keď je to jednoduchý proces, vylúhovanie si vyžaduje vysoké množstvo nebezpečných chemických činidiel, takže je komerčne nežiaduce.

Extrakcia rozpúšťadla je účinná technika, ale nie je príliš účinná, pretože je náročná na prácu a časovo náročná.

Ďalším spoločným spôsobom, ako sa REE obnoviť, je agrominovanie, známe tiež ako E-Mining, ktoré zahŕňa prepravu elektronického odpadu, ako sú staré počítače, telefóny a televízia z rôznych krajín do Číny na extrakciu REE.

Podľa programu OSN Environment bol v roku 2019 vygenerovaných viac ako 53 miliónov ton elektronického odpadu, pričom REE a kovy obsahovali približne 57 miliárd dolárov.

Aj keď sa často ponúka ako udržateľná metóda recyklačných materiálov, nie je potrebné prekonať aj vlastný súbor problémov.

Agrominovanie vyžaduje veľa skladovacích priestorov, recyklačných závodov, odpadu zo skládok po zotavení REE a zahŕňa náklady na prepravu, ktoré si vyžadujú spaľovanie fosílnych palív.

Projekt Penn State University má potenciál prekonať niektoré problémy spojené s tradičnými metódami obnovy REE, ak dokáže splniť svoje vlastné environmentálne a ekonomické ciele.

---

Čas príspevku: mar-03-2022