Neues Verfahren zur Gewinnung von Oxiden der Seltenen Erden entwickelt

Die Ergebnisse mit dem Titel „Selective recovery of high-grade rare earth, Al, and Co-Mn from acid mine drain treatment sludge material“ wurden in Minerals Engineering veröffentlicht.

Kritische Mineralien, einschließlich der 17 Seltenerdelemente, werden in vielen gängigen Haushaltsprodukten wie Smartphones und Computern sowie in Anwendungen verwendet, die für den Übergang zu sauberer Energie von wesentlicher Bedeutung sind, wie Elektrofahrzeuge, Batterien und Solarmodule.Die Nachfrage nach diesen Metallen hat aufgrund ihrer hohen wirtschaftlichen Bedeutung und ihres hohen Versorgungsrisikos zugenommen, und folglich hätte ihr Fehlen erhebliche Auswirkungen auf die wirtschaftliche und nationale Sicherheit der USA.

Die USA müssen sicherstellen, dass die Versorgung mit diesen Mineralien gesichert ist, und müssen daher versuchen, diese Mineralien im Inland zu gewinnen.Acid Mine Drainage (AMD) und damit verbundene Feststoffe und Niederschläge, die aus der AMD-Behandlung resultieren, haben sich als brauchbare Quellen für mehrere kritische Mineralien und Seltenerdelemente erwiesen.

Das US-Energieministerium (DOE) untersucht dies weiter und hat Anstrengungen finanziert, um sowohl die technische Machbarkeit als auch die wirtschaftliche Machbarkeit der Extraktion, Trennung und Rückgewinnung von REEs und CMs aus US-Kohle- und Kohlenebenproduktquellen zu demonstrieren, mit dem Ziel, dies zu erreichen gemischte Seltenerdoxide aus kohlebasierten Ressourcen mit einer Mindestreinheit von 75 %.

„Wir haben an der Entwicklung von Strategien zur Rückgewinnung von CMs und REEs aus diesen Abfallströmen gearbeitet und einen Meilenstein von 88,5 % REEs erreicht“, sagte Sarma Pisupati, Professorin für Energie- und Mineraltechnik und Direktorin des Center for Critical Minerals an der Penn State .„Das aktuelle Ziel des DOE, gemischte Seltenerdoxide zu erreichen, liegt bei 75 %, und wir haben dieses Ziel übertroffen.“

Die Forscher erhielten Entwässerungsmaterial aus Säureminen und damit verbundenes Schlammmaterial, das das Kohleflöz von Lower Kittanning darstellt, und bewerteten die Gewinnung mehrerer kritischer Mineralien.Ein neuer Reinigungsprozess, der auf einem früheren AMD-Behandlungsprozess basiert, wurde dann entwickelt, um hochwertige Aluminium-, Seltenerdelemente-, Kobalt- und Manganprodukte aus dem Schlamm zurückzugewinnen„Die Extraktion von REEs und CMs direkt aus AMD macht die Auflösung von Schlamm und die damit verbundenen Kosten für Reagenzien und Verarbeitung überflüssig, was zu nachhaltigeren Entsorgungspraktiken mit geringen Kosten führt“, sagte Mohammad Rezaee, Assistenzprofessor für Bergbautechnik an der Penn State und Co-Autor der Studie.

Normalerweise wird AMD behandelt, indem Kalk oder andere Chemikalien hinzugefügt werden, um den pH-Wert auf 7 anzuheben. Dies haben die Forscher in ihrem neuen Verfahren jedoch geändert.

Das neue AMD-System zur Gewinnung von Oxiden der Seltenen ErdenIn dem neuen System, das die Forscher entwickelt haben, wird der pH-Wert zwar noch auf 7 angehoben, aber in Stufen.

„Anstatt Natriumhydroxid, Calciumhydroxid oder Kalk auf einmal hinzuzufügen, um den pH-Wert zu erhöhen, erhöhen wir ihn schrittweise“, sagte Pisupati.„Der Vorteil dieser Methode ist, dass bestimmte Mineralien bei unterschiedlichen pH-Werten ausfallen können.Wenn wir unsere Base auf einmal zugeben und den pH-Wert auf 7 bringen, werden all diese Dinge gleichzeitig ausfallen.Dann müssten wir zurückgehen und sie trennen.“

Der pH-Wert wurde auf den für die Ausfällung von Eisen erforderlichen Wert und dann auf den für die Ausfällung von Aluminium erforderlichen pH-Wert angehoben.Nach dieser Fällung werden seltene Erden und dann durch Karbonatfällung zurückgewonnen.

Die abgeschiedenen Niederschläge werden dann im Reinigungsprozess wieder dem Kreislauf zugeführt, um Eisen, Aluminium und andere Rückstände zu entfernen.

Reinheit der zurückgewonnenen Mineralien