Quy trình mới được phát triển để chiết xuất oxit nguyên tố đất hiếm

Các phát hiện, có tiêu đề 'Phục hồi có chọn lọc đất hiếm cao cấp, Al và Co-Mn từ vật liệu bùn xử lý thoát nước mỏ bằng axit', đã được công bố trên tạp chí Minerals Engineering.

Các khoáng chất quan trọng, bao gồm 17 nguyên tố đất hiếm, được sử dụng trong nhiều sản phẩm gia dụng phổ biến như điện thoại thông minh và máy tính, cũng như trong các ứng dụng cần thiết cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, chẳng hạn như xe điện, pin và tấm pin mặt trời.Nhu cầu đối với các kim loại này đã tăng lên do tầm quan trọng kinh tế cao và rủi ro nguồn cung cao, và sau đó, sự vắng mặt của chúng sẽ gây ra những hậu quả đáng kể đối với nền kinh tế và an ninh quốc gia của Hoa Kỳ.

Hoa Kỳ cần đảm bảo rằng nguồn cung cấp các khoáng sản này được đảm bảo và do đó cần xem xét việc khai thác các khoáng sản này trong nước.Nước thải mỏ axit (AMD) và các chất rắn và kết tủa liên quan do xử lý AMD đã được phát hiện là nguồn cung cấp nhiều khoáng chất quan trọng và các nguyên tố đất hiếm.

Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đang nghiên cứu thêm vấn đề này và đã tài trợ cho các nỗ lực nhằm chứng minh cả tính khả thi về mặt kỹ thuật và khả năng kinh tế của việc chiết xuất, tách và thu hồi REE và CM từ các nguồn than và sản phẩm phụ từ than của Hoa Kỳ, với mục tiêu đạt được oxit đất hiếm hỗn hợp từ các nguồn tài nguyên than đá với độ tinh khiết tối thiểu là 75%.

Sarma Pisupati, Giáo sư Kỹ thuật Năng lượng và Khoáng sản kiêm Giám đốc Trung tâm Khoáng sản Quan trọng tại Penn State cho biết: “Chúng tôi đã làm việc để phát triển các chiến lược thu hồi CM và REE từ các dòng chất thải này và đã đạt được cột mốc 88,5% REE cấp”. .“Mục tiêu hiện tại do DOE đặt ra để đạt được các oxit đất hiếm hỗn hợp là 75% và chúng tôi đã vượt qua mục tiêu đó.”

Các nhà nghiên cứu đã thu được nước thải mỏ axit và vật liệu bùn liên quan đại diện cho tầng than Lower Kittanning và đánh giá khả năng phục hồi của nhiều khoáng chất quan trọng.Sau đó, một quy trình tinh chế mới dựa trên quy trình xử lý AMD trước đó được thiết kế để thu hồi các sản phẩm nhôm cao cấp, các nguyên tố đất hiếm, coban và mangan từ bùnMohammad Rezaee, Trợ lý Giáo sư Kỹ thuật Khai thác tại Penn State cho biết: “Việc khai thác REE và CM trực tiếp từ AMD giúp loại bỏ nhu cầu hòa tan bùn và các chi phí liên quan đến thuốc thử và xử lý, dẫn đến các hoạt động xử lý chất thải bền vững hơn với chi phí thấp. và đồng tác giả của nghiên cứu.

Thông thường, AMD được xử lý bằng cách thêm vôi hoặc các hóa chất khác để nâng độ pH lên 7. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã thay đổi điều này trong quy trình mới của họ.

Hệ thống AMD mới để chiết xuất các oxit nguyên tố đất hiếmTrong hệ thống mới do các nhà nghiên cứu phát triển, độ pH vẫn được nâng lên 7, nhưng điều này được thực hiện theo từng giai đoạn.

Pisupati cho biết: “Thay vì thêm natri hydroxit, canxi hydroxit hoặc vôi cùng một lúc để tăng độ pH, chúng tôi đang tăng dần độ pH.“Ưu điểm của phương pháp này là nó cho phép một số khoáng chất kết tủa ở các mức độ pH khác nhau.Nếu chúng ta thêm bazơ cùng một lúc và đưa độ pH lên 7, tất cả những thứ này sẽ kết tủa cùng một lúc.Sau đó, chúng ta sẽ cần phải quay lại và tách chúng ra.”

Độ pH được nâng lên đến mức cần thiết để sắt kết tủa, sau đó đến độ pH cần thiết để nhôm kết tủa.Sau kết tủa này, đất hiếm và sau đó được phục hồi thông qua kết tủa cacbonat.

Các chất kết tủa đã được loại bỏ sau đó được đưa trở lại chu trình trong quy trình tinh chế để loại bỏ sắt, nhôm và các chất cặn khác.

Độ tinh khiết của khoáng sản thu hồi