فرآیند جدیدی برای استخراج اکسیدهای عناصر خاکی کمیاب توسعه یافته است

این یافته‌ها با عنوان «بازیابی انتخابی خاک‌های کمیاب، آل و منگنز با عیار بالا از مواد لجن تصفیه زهکشی معدن اسیدی» در Minerals Engineering منتشر شد.

مواد معدنی حیاتی، از جمله 17 عنصر خاکی کمیاب، در بسیاری از محصولات خانگی رایج مانند گوشی‌های هوشمند و رایانه‌ها، و در برنامه‌های ضروری برای انتقال انرژی پاک، مانند وسایل نقلیه الکتریکی، باتری‌ها و پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شوند.تقاضا برای این فلزات به دلیل اهمیت اقتصادی بالا و ریسک عرضه بالا افزایش یافته است و متعاقباً عدم وجود آنها پیامدهای قابل توجهی بر امنیت اقتصادی و ملی ایالات متحده خواهد داشت.

ایالات متحده باید اطمینان حاصل کند که عرضه این مواد معدنی تضمین شده است و بنابراین باید به استخراج این مواد معدنی در داخل نگاه کند.زهکشی معدن اسیدی (AMD) و جامدات و رسوبات مرتبط حاصل از تصفیه AMD منابع قابل دوام چند معدنی حیاتی و عناصر خاکی کمیاب هستند.

وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) در حال بررسی بیشتر این موضوع است و تلاش هایی را برای نشان دادن امکان سنجی فنی و قابلیت اقتصادی استخراج، جداسازی، و بازیابی عناصر REE و CMs از زغال سنگ و منابع فرعی زغال سنگ ایالات متحده، با هدف دستیابی به این هدف، تامین مالی کرده است. مخلوط اکسیدهای خاکی کمیاب از منابع مبتنی بر زغال سنگ با حداقل خلوص 75٪.

سارما پیسوپاتی، پروفسور مهندسی انرژی و مواد معدنی و مدیر مرکز مواد معدنی حیاتی در ایالت پن، گفت: «ما برای توسعه استراتژی‌هایی برای بازیابی CM و REE از این جریان‌های زباله کار کرده‌ایم و به نقطه عطفی از REE با عیار 88.5 درصد دست یافته‌ایم. ."هدف فعلی تعیین شده توسط DOE برای دستیابی به اکسیدهای خاکی کمیاب مخلوط 75٪ است و ما از این هدف پیشی گرفته ایم."

محققان زهکشی معدن اسید و مواد لجن مرتبط را که نشان دهنده بستر زغال سنگ Lower Kittanning است به دست آوردند و بازیابی چند کانی حیاتی را ارزیابی کردند.سپس یک فرآیند تصفیه جدید بر اساس فرآیند تصفیه قبلی AMD برای بازیابی آلومینیوم با عیار بالا، عناصر خاکی کمیاب، کبالت و محصولات منگنز از لجن طراحی شد.محمد رضایی، استادیار مهندسی معدن در ایالت پن می‌گوید: «استخراج عناصر REE و CM به‌طور مستقیم از AMD، نیاز به انحلال لجن و هزینه‌های مربوط به معرف‌ها و فرآوری را از بین می‌برد و در نتیجه روش‌های دفع زباله پایدارتر با هزینه کم را به همراه دارد. و یکی از نویسندگان در مطالعه.

معمولاً AMD با افزودن آهک یا سایر مواد شیمیایی برای افزایش pH به 7 درمان می شود. با این حال، محققان در فرآیند جدید خود این را تغییر دادند.

سیستم جدید AMD برای استخراج اکسیدهای عناصر خاکی کمیابدر سیستم جدید توسعه یافته توسط محققان، pH هنوز به 7 افزایش می یابد، اما این کار به صورت مرحله ای انجام می شود.

پیسوپاتی می‌گوید: «به‌جای افزودن هیدروکسید سدیم، هیدروکسید کلسیم یا آهک به یکباره برای افزایش pH، آن را به صورت مرحله‌ای افزایش می‌دهیم».مزیت این روش این است که به مواد معدنی خاصی اجازه می دهد تا در سطوح مختلف pH رسوب کنند.اگر به یکباره پایه خود را اضافه کنیم و PH را به 7 برسانیم، همه اینها همزمان رسوب می کنند.سپس باید برگردیم و آنها را از هم جدا کنیم.»

pH به سطح مورد نیاز برای رسوب آهن و سپس به pH مورد نیاز برای رسوب آلومینیوم افزایش یافت.پس از این بارش، خاک های کمیاب و سپس از طریق بارش کربناته بهبود یافتند.

رسوبات حذف شده در فرآیند تصفیه مجدداً در چرخه قرار می گیرند تا آهن، آلومینیوم و باقی مانده های دیگر حذف شوند.

خلوص مواد معدنی بازیافت شده