Kilde: Azo Mining

Hva er sjeldne jordelementer og hvor finnes de?

Sjeldne jordelementer (REE) omfatter 17 metalliske elementer, bestående av 15 lantanider på det periodiske tabellen:

Lantanum

Cerium

Praseodymium

Neodym

Promethium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Dysprosium

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Scandium

Yttrium

De fleste av dem er ikke så sjeldne som gruppenavnet antyder, men ble navngitt på 1700- og 1800 -tallet, i forhold til andre mer vanlige 'jord' elementer som kalk og magnesia.

Cerium er den vanligste REE og rikere enn kobber eller bly.

I geologiske termer blir imidlertid REE sjelden funnet i konsentrerte avsetninger som kullsømmer, for eksempel, gjør dem økonomisk vanskelige å gruve.

De finnes i stedet i fire viktigste uvanlige rocketyper; Karbonatitter, som er uvanlige stollende bergarter avledet fra karbonatrike magmas, alkaliske stollende innstillinger, ionabsorpsjon leiravsetninger og monazitt-xenotime-bearer placers-avsetninger.

Kina gruver 95% av sjeldne jordelementer for å tilfredsstille etterspørselen etter høyteknologisk livsstil og fornybar energi

Siden slutten av 1990-tallet har Kina dominert REE-produksjonen, og benyttet sine egne ion-absorpsjon leireavsetninger, kjent som 'South China Clays'.

Det er økonomisk for Kina å gjøre fordi leiravsetningene er enkle å trekke ut Rees fra å bruke svake syrer.

Sjeldne jordelementer brukes til alle slags høyteknologiske utstyr, inkludert datamaskiner, DVD-spillere, mobiltelefoner, belysning, fiberoptikk, kameraer og høyttalere og til og med militært utstyr, som jetmotorer, missilveiledningssystemer, satellitter og anti-missile forsvar.

Et mål med klimaavtalen i Paris 2015 er å begrense den globale oppvarmingen til under 2 ˚C, helst 1,5 ˚C, preindustrielle nivåer. Dette har økt etterspørselen etter fornybar energi og elbiler, som også krever at REES skal operere.

I 2010 kunngjorde Kina at det ville redusere REE-eksporten for å oppfylle sin egen økning i etterspørselen, men også opprettholde sin dominerende posisjon for å levere høyteknologisk utstyr til resten av verden.

Kina er også i en sterk økonomisk posisjon for å kontrollere tilførselen av Rees som er nødvendige for fornybare energier som solcellepaneler, vind og tidevannskraftsturbiner, samt elektriske kjøretøyer.

Fosfogypsum gjødsel sjeldne jordelementer fangstprosjekt

Fosfogypsum er et biprodukt av gjødsel og inneholder naturlig forekommende radioaktive elementer som uran og thorium. Av denne grunn lagres det på ubestemt tid, med tilhørende risiko for forurensende jord, luft og vann.

Derfor har forskere ved Penn State University utviklet en multistages tilnærming ved bruk av konstruerte peptider, korte strenger av aminosyrer som nøyaktig kan identifisere og skille REE -er ved bruk av en spesialutviklet membran.

Ettersom tradisjonelle separasjonsmetoder er utilstrekkelige, tar prosjektet som mål å utvikle nye separasjonsteknikker, materialer og prosesser.

Designet ledes av beregningsmodellering, utviklet av Rachel Getman, hovedetterforsker og førsteamanuensis i kjemisk og biomolekylær ingeniørvitenskap ved Clemson, med etterforskerne Christine Duval og Julie Renner, som utvikler molekylene som vil sperre seg til spesifikke REES.

Greenlee vil se på hvordan de oppfører seg i vann og vil vurdere miljøpåvirkningen og forskjellige økonomiske potensialer under variabel design og driftssituasjoner.

Kjemisk ingeniørprofessor Lauren Greenlee hevder at: "I dag er anslagsvis 200 000 tonn sjeldne jordelementer fanget i ubearbeidet fosfogypsumavfall i Florida alene."

Teamet identifiserer at tradisjonell utvinning er assosiert med miljømessige og økonomiske barrierer, hvorved de for tiden blir utvunnet fra sammensatte materialer, som krever forbrenning av fossilt brensel og er arbeidskrevende

Det nye prosjektet vil fokusere på å gjenopprette dem på en bærekraftig måte og kan rulles ut i større skala for miljømessige og økonomiske fordeler.

Hvis prosjektet er vellykket, kan det også redusere USAs avhengighet av Kina for å gi sjeldne jordelementer.

National Science Foundation Project Funding

Penn State REE-prosjektet er finansiert av et fireårig tilskudd på 571 658 dollar, til sammen 1,7 millioner dollar, og er et samarbeid med Case Western Reserve University og Clemson University.

Alternative måter å gjenvinne sjeldne jordelementer på

RRE-utvinning utføres vanligvis ved hjelp av småskalaoperasjoner, ofte ved utvasking og løsningsmiddelekstraksjon.

Selv om en enkel prosess, krever utvasking en høy mengde farlige kjemiske reagenser, så er uønsket kommersielt.

Oppløsningsmiddelekstraksjon er en effektiv teknikk, men er ikke veldig effektiv fordi den er arbeidsintensiv og tidkrevende.

En annen vanlig måte for Rees å bli gjenvunnet er gjennom agromining, også kjent som e-mining, som involverer transport av elektronisk avfall, for eksempel gamle datamaskiner, telefoner og TV fra forskjellige land til Kina for REE-utvinning.

I følge FNs miljøprogram ble over 53 millioner tonn e-avfall generert i 2019, med rundt 57 milliarder dollar råvarer som inneholder Rees og metaller.

Selv om det ofte er utpekt som en bærekraftig metode for resirkuleringsmaterialer, er det ikke uten sitt eget sett med problemer som fremdeles må overvinnes.

Agromining krever mye lagringsplass, gjenvinningsanlegg, deponi av avfall etter REE -utvinning, og innebærer transportkostnader, som krever forbrenning av fossilt brensel.

Penn State University -prosjektet har potensial til å overvinne noen av problemene forbundet med tradisjonelle REE -utvinningsmetoder hvis det kan tilfredsstille sine egne miljømessige og økonomiske mål.

---

Post Time: Jul-04-2022