2022-12-01
De bevindingen, getiteld 'Selective recovery of high-grade rare earth, Al, and Co-Mn from acid mine drainage treatment sludge material', werden gepubliceerd in Minerals Engineering.
Kritieke mineralen, waaronder de 17 zeldzame aardmetalen, worden gebruikt in veel gewone huishoudelijke producten zoals smartphones en computers, en in toepassingen die essentieel zijn voor de transitie naar schone energie, zoals elektrische voertuigen, batterijen en zonnepanelen.De vraag naar deze metalen is toegenomen vanwege hun grote economische belang en hoge leveringsrisico's, en vervolgens zou hun afwezigheid aanzienlijke gevolgen hebben voor de economische en nationale veiligheid van de VS.
De VS moeten ervoor zorgen dat de aanvoer van deze mineralen verzekerd is en moeten daarom kijken naar de winning van deze mineralen in eigen land.Zure mijndrainage (AMD) en bijbehorende vaste stoffen en precipitaten als gevolg van AMD-behandeling blijken levensvatbare bronnen te zijn van meerdere kritieke mineralen en zeldzame aardmetalen.
Het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) onderzoekt dit verder en heeft inspanningen gefinancierd om zowel de technische haalbaarheid als de economische levensvatbaarheid aan te tonen van het extraheren, scheiden en terugwinnen van REE's en CM's uit Amerikaanse steenkool en bijproducten van steenkool, met als doel het bereiken van gemengde zeldzame aardmetalen oxiden uit op steenkool gebaseerde bronnen met een minimale zuiverheid van 75%.
"We hebben gewerkt aan het ontwikkelen van strategieën om CM's en REE's uit deze afvalstromen terug te winnen en hebben een mijlpaal bereikt van 88,5% kwaliteit REE's", zegt Sarma Pisupati, professor energie en minerale engineering en directeur van het Center for Critical Minerals in Penn State ."Het huidige doel van de DOE voor het bereiken van gemengde zeldzame aardmetalen is 75% en we hebben dat doel overtroffen."
De onderzoekers verkregen zure mijndrainage en bijbehorend slibmateriaal dat de kolenbedding van Lower Kittanning vertegenwoordigt en evalueerden het herstel van meerdere kritische mineralen.Vervolgens werd een nieuw zuiveringsproces ontworpen op basis van een eerder AMD-behandelingsproces om hoogwaardige aluminium, zeldzame aardmetalen, kobalt en mangaanproducten uit het slib terug te winnen"De extractie van REE's en CM's rechtstreeks uit AMD elimineert de noodzaak van het oplossen van slib en de bijbehorende kosten van reagentia en verwerking, wat resulteert in duurzamere afvalverwerkingspraktijken met lage kosten", zegt Mohammad Rezaee, assistent-professor Mijnbouwkunde bij Penn State en co-auteur van de studie.
Gewoonlijk wordt AMD behandeld door kalk of andere chemicaliën toe te voegen om de pH te verhogen tot 7. De onderzoekers veranderden dit echter in hun nieuwe proces.
Het nieuwe AMD-systeem om oxiden van zeldzame aardelementen te extraherenIn het door de onderzoekers ontwikkelde nieuwe systeem wordt de pH nog steeds verhoogd naar 7, maar dit gebeurt in stappen.
"In plaats van natriumhydroxide, calciumhydroxide of kalk in één keer toe te voegen om de pH te verhogen, verhogen we het in fasen", zei Pisupati.“Het voordeel van deze methode is dat bepaalde mineralen bij verschillende pH-waarden kunnen neerslaan.Als we onze base in één keer toevoegen en de pH op 7 brengen, zullen al deze dingen tegelijkertijd neerslaan.Dan zouden we terug moeten gaan om ze uit elkaar te halen.”
De pH werd verhoogd tot het niveau dat nodig is om ijzer te laten neerslaan, en vervolgens tot de pH die nodig is om aluminium te laten neerslaan.Na deze neerslag werden zeldzame aardmetalen gewonnen en vervolgens teruggevonden door carbonaatneerslag.
De precipitaten die werden verwijderd, gaan vervolgens terug door de cyclus in het zuiveringsproces om ijzer, aluminium en andere residuen te verwijderen.
Zuiverheid van de teruggewonnen mineralen
Rechtstreeks uw onderzoek naar verzend ons
