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由美国普渡大学开发 友善环境的稀土开采技术获专利

来源:环境资讯中心 作者:姜唯 林大利 人气: 发布时间:2020-06-01 16:11:44

美国普渡大学开发出更环境友善且具商业可行性的稀土开采技术。新技术已获专利,有机会改写产业生态,帮助美国创造更稳定的本土供给。

举凡计算机、手机、DVD、充电电池、触媒转换器、磁铁、风力涡轮机和日光灯、镭射测距仪、导航系统和精准武器都需要稀土金属,但是在自然界中往往浓度不高,很难进行商业开采。

此外,目前以酸为基础的稀土金属分离和纯化技术不利环境,世界各地的大多数公司无法进入市场。

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碳酸镧的结晶体,镧是稀土之一。照片来源:ZEISS Microscopy(CC BY-NC-ND 2.0)

中国是全球稀土主要生产者。17种稀土金属的全球储藏量,有36%掌握在中国手上。目前中国已不再像1980至1990年代,以低于生产成本的价格出售稀土,其他国家也有机会成为稀土生产者。

但是当中国在2010年降低稀土金属的出口配额时,一台风力涡轮机的稀土磁体成本从8万美元飙升至50万美元。18个月后中国放松了出口限制,价格又回到了低于2010年的水平。

中国目前仍是本土和出口市场中,用来生产电子产品的稀土金属的主要消费国,紧接着是日本和美国。

几乎60%的稀土金属都用于生产磁铁。具有永磁性的稀土磁铁几乎日常生活无所不在,不论是电子产品、飞机、油电混合车或风机。开发出新技术的普渡大学化学教授王念华(音译)说:“目前稀土只有一个海外供给,如果因故供给受限,将严重影响人们的生活。美国也有这种资源,但需要一种更好、更干净的方式来处理这些稀土金属。”

新的专利提取和纯化技术使用配体辅助层析法,经证实可以安全有效地从煤灰、回收磁铁和原矿石中分离出稀土金属,对环境几乎没有不利影响。.

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镥是一种银白色金属,稀土金属之一。照片来源:维基百科/Alchemist-hp(CC BY-NC-ND 3.0)

稀土金属的生产每年全球有40亿美元的市场。随着新的电子产品、飞机、军舰、电动汽车、磁铁和其他需要稀土金属的重要产品的开发,这个市场继续成长中。每年靠稀土金属作用的产品价值超过4万亿美元。

王念华解释:“传统生产高纯度稀土元素方法采用两阶段液相萃取法,这需要用到数千个串联或并联的混合沈降槽,产生大量有毒废物。我们的两区域配体辅助置换层析系统使用一种新的分区方法,可生产高纯度(> 99%)金属并达到高产率(> 99%)。”

王念华的配体辅助方法有机会从废磁铁和矿石回收高效、环保地纯化稀土金属,并有助使稀土加工成为循环可持续的过程。

普渡大学化学工程教授乔·佩克尼(Joe Pekny)说,王念华的创新技术使美国能以环境友善、安全和可持续的方式重新进入稀土金属市场。佩克尼说:“美国的稀土金属可以满足美国和全球其他市场不断成长的需求,减少对外国资源的依赖。”

这项研究部分由美国国防部(Department of Defense﹐DoD)资助。现在美国国防部正在与美国稀土矿供应链签订新合约,加州沙漠中一度停产的铀矿矿场,也是北美唯一的稀土矿开采和加工基地可望重新启用。

(编辑:Nicola)

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