Разработан новый процесс извлечения оксидов редкоземельных элементов

Выводы, озаглавленные «Селективное извлечение высококачественных редкоземельных элементов, Al и Co-Mn из кислого шлама при обработке шахтных дренажей», были опубликованы в Minerals Engineering.

Важнейшие минералы, в том числе 17 редкоземельных элементов, используются во многих бытовых товарах, таких как смартфоны и компьютеры, а также в приложениях, необходимых для перехода к чистой энергии, таких как электромобили, аккумуляторы и солнечные батареи.Спрос на эти металлы увеличился из-за их высокой экономической важности и высокого риска предложения, и впоследствии их отсутствие имело бы серьезные последствия для экономической и национальной безопасности США.

Соединенным Штатам необходимо обеспечить снабжение этими полезными ископаемыми, и поэтому они должны рассмотреть возможность добычи этих полезных ископаемых внутри страны.Было обнаружено, что кислотный шахтный дренаж (AMD) и связанные с ним твердые вещества и осадки, образующиеся в результате обработки AMD, являются жизнеспособными источниками множества критических минералов и редкоземельных элементов.

Министерство энергетики США (DOE) продолжает изучать этот вопрос и профинансировало усилия по демонстрации как технической осуществимости, так и экономической целесообразности извлечения, разделения и извлечения РЗЭ и КМ из угля США и побочных угольных источников с целью достижения смешанные оксиды редкоземельных элементов из угольных ресурсов с минимальной чистотой 75%.

«Мы работаем над разработкой стратегий по извлечению КМ и РЗЭ из этих потоков отходов и достигли рубежа в 88,5% содержания РЗЭ», — сказала Сарма Писупати, профессор энергетики и разработки полезных ископаемых и директор Центра критических минералов в Пенсильвании. .«Текущая цель, установленная Министерством энергетики США для достижения смешанных оксидов редкоземельных элементов, составляет 75%, и мы превзошли эту цель».

Исследователи получили кислый дренаж шахты и связанный с ним материал шлама, представляющий собой угольный пласт Нижнего Киттеннинга, и оценили извлечение нескольких важных минералов.Затем был разработан новый процесс очистки, основанный на предыдущем процессе очистки AMD, для извлечения высококачественного алюминия, редкоземельных элементов, кобальта и марганца из шлама.«Извлечение РЗЭ и КМ непосредственно из AMD устраняет необходимость растворения шлама и связанных с этим затрат на реагенты и переработку, что приводит к более устойчивым методам удаления отходов с низкими затратами», — сказал Мохаммад Резаи, доцент кафедры горного дела в Пенсильванском университете. и соавтор исследования.

Обычно ВМД лечат добавлением извести или других химических веществ для повышения pH до 7. Однако исследователи изменили это в своем новом процессе.

Новая система AMD для извлечения оксидов редкоземельных элементовВ новой системе, разработанной исследователями, pH по-прежнему поднимается до 7, но делается это поэтапно.

«Вместо того, чтобы сразу добавлять гидроксид натрия, гидроксид кальция или известь для повышения pH, мы повышаем его поэтапно», — сказал Писупати.«Преимущество этого метода заключается в том, что он позволяет определенным минералам осаждаться при разных уровнях pH.Если мы добавим нашу основу сразу и доведем рН до 7, все эти вещества выпадут в осадок одновременно.Тогда нам нужно будет вернуться и разделить их».

pH повышали до уровня, необходимого для осаждения железа, а затем до значения pH, необходимого для осаждения алюминия.После этого осаждения редкоземельные элементы затем восстанавливаются за счет карбонатных осадков.

Удаленные осадки затем возвращаются в цикл в процессе очистки для удаления железа, алюминия и других остатков.

Чистота извлеченных минералов