Bron: Azo Mining

Wat zijn zeldzame aardelementen en waar worden ze gevonden?

Zeldzame aardelementen (REES) omvatten 17 metalen elementen, bestaande uit 15 lanthaniden op het periodiek systeem:

Lanthaan

Cerium

Praseodymium

Neodymium

Promethium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Dysprosium

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Scandium

Yttrium

De meeste van hen zijn niet zo zeldzaam als de groepsnaam suggereert, maar werden genoemd in de 18e en 19e eeuw, in vergelijking met andere meer gebruikelijke 'aarde' -elementen zoals limoen en magnesia.

Cerium is de meest voorkomende REE en overvloediger dan koper of lood.

In geologische termen worden REE's echter zelden aangetroffen in geconcentreerde afzettingen, omdat kolenlagen ze bijvoorbeeld economisch moeilijk maken om te mijnen.

Ze worden in plaats daarvan gevonden in vier belangrijkste ongewone rotstypen; Carbonatieten, die ongewone stollingsrotsen zijn afgeleid van carbonaatrijke magma's, alkalische stollingsinstellingen, ion-absorptie kleiafzettingen en de afzettingen van de monaziet-xenotime-drager.

China mijnen 95% van de zeldzame aardelementen om te voldoen aan de vraag naar hi-tech levensstijl en hernieuwbare energie

Sinds het einde van de jaren negentig heeft China de REE-productie gedomineerd, met behulp van zijn eigen ionenabsorptieklei-afzettingen, bekend als de 'South China Clays'.

Het is economisch voor China om te doen, omdat de kleiafzettingen eenvoudig zijn om REE's te extraheren van het gebruik van zwakke zuren.

Zeldzame aardelementen worden gebruikt voor allerlei hi-tech-apparatuur, waaronder computers, dvd-spelers, mobiele telefoons, verlichting, glasvezeloptiek, camera's en luidsprekers, en zelfs militaire uitrusting, zoals jetmotoren, raketgeleidingssystemen, satellieten en anti-raketverdediging.

Een doelstelling van de klimaatovereenkomst van Parijs 2015 is om de opwarming van de aarde te beperken tot minder dan 2 ° C, bij voorkeur 1,5 ° C, pre-industriële niveaus. Dit heeft een verhoogde vraag naar hernieuwbare energie en elektrische auto's, die ook vereisen dat REES werkt.

In 2010 kondigde China aan dat het de REE-export zou verminderen om zijn eigen stijging van de vraag te vervullen, maar ook zijn dominante positie te behouden voor het leveren van hi-tech apparatuur aan de rest van de wereld.

China bevindt zich ook in een sterke economische positie om het aanbod van Rees te beheersen dat nodig is voor hernieuwbare energiebronnen zoals zonnepanelen, wind en getijdenvermogensturbines, evenals elektrische voertuigen.

Fosfogypsum meststoffen zeldzame aardelementen vastleggen project

Fosfogypsum is een bijproduct van kunstmest en bevat natuurlijk voorkomende radioactieve elementen zoals uranium en thorium. Om deze reden wordt het voor onbepaalde tijd opgeslagen, met bijbehorende risico's van vervuilende grond, lucht en water.

Daarom hebben onderzoekers van Penn State University een meertrapsbenadering bedacht met behulp van ontwikkelde peptiden, korte snaren aminozuren die REE's nauwkeurig kunnen identificeren en scheiden met behulp van een speciaal ontwikkeld membraan.

Aangezien traditionele scheidingsmethoden onvoldoende zijn, beoogt het project nieuwe scheidingstechnieken, materialen en processen te bedenken.

Het ontwerp wordt geleid door computationele modellering, ontwikkeld door Rachel Getman, hoofdonderzoeker en universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire engineering bij Clemson, met onderzoekers Christine Duval en Julie Renner, die de moleculen ontwikkelen die zich zullen vasthouden aan specifieke REES.

Greenlee zal kijken hoe ze zich in water gedragen en zullen de impact van het milieu en verschillende economische mogelijkheden beoordelen onder variabel ontwerp- en bedrijfssituaties.

Professor Lauren Greenlee, chemische technologie, beweert dat: "Tegenwoordig worden naar schatting 200.000 ton zeldzame aardelementen gevangen in onbewerkte fosfogypsumafval alleen in Florida."

Het team identificeert dat traditioneel herstel wordt geassocieerd met milieu- en economische barrières, waarbij ze momenteel worden hersteld uit samengestelde materialen, die het verbranden van fossiele brandstoffen vereisen en arbeidsintensief is

Het nieuwe project zal zich richten op het herstellen van ze op een duurzame manier en kan op grotere schaal worden uitgerold voor milieu- en economische voordelen.

Als het project succesvol is, kan dit ook de afhankelijkheid van de VS van China verminderen voor het leveren van zeldzame aardelementen.

National Science Foundation Project Financiering

Het Penn State REE-project wordt gefinancierd door een vierjarige subsidie ​​van $ 571.658, in totaal $ 1,7 miljoen, en is een samenwerking met Case Western Reserve University en Clemson University.

Alternatieve manieren om zeldzame aardelementen te herstellen

RRE-herstel wordt meestal uitgevoerd met behulp van kleinschalige bewerkingen, gewoonlijk door uitloging en oplosmiddelextractie.

Hoewel een eenvoudig proces, vereist uitloging een hoge hoeveelheid gevaarlijke chemische reagentia, zo is het commercieel ongewenst.

Extractie van oplosmiddelen is een effectieve techniek, maar is niet erg efficiënt omdat het arbeidsintensief en tijdrovend is.

Een andere veel voorkomende manier voor Rees om te worden teruggewonnen, is door middel van agrimining, ook bekend als e-ministerie, waarbij het transport van elektronisch afval inhoudt, zoals oude computers, telefoons en televisie van verschillende landen naar China voor REE-extractie.

Volgens het VN-milieuprogramma werden in 2019 meer dan 53 miljoen ton e-waste gegenereerd, met ongeveer $ 57 miljard grondstoffen met REES en metalen.

Hoewel vaak aangeprezen als een duurzame methode om materialen te recyclen, is het niet zonder zijn eigen set problemen die nog moeten worden overwonnen.

Agromining vereist veel opslagruimte, recyclingfabrieken, stortafval na het herstel van REE en omvat transportkosten, die brandende fossiele brandstoffen vereisen.

Het Penn State University -project heeft het potentieel om enkele van de problemen die verband houden met traditionele REE -herstelmethoden te overwinnen als het zijn eigen milieu- en economische doelstellingen kan bevredigen.

---

Posttijd: JUL-04-2022