Nadir Toprak Elementleri Atıklarda Bekliyor

Kaynak: Avrasya İncelemesi

Nadir toprak elementlerini elde etmek ve geri dönüştürmek zordur, ancak bir sezgi parlaması, Rice Üniversitesi bilim adamlarını olası bir çözüme doğru yönlendirdi.

Kimyager James Tour'un Rice laboratuvarı, değerli nadir toprak elementlerini (REE) atıklardan, üreticilerin sorunlarını çözerken karlarını artıracak kadar yüksek verimle başarıyla çıkardığını bildirdi.

Laboratuvarın birkaç yıl önce herhangi bir katı karbon kaynağından grafen üretmek için tanıtılan flaş Joule ısıtma işlemi, şimdi üç nadir toprak elementi kaynağına (kömür uçucu külü, boksit kalıntısı ve elektronik atık) uygulandı. modern elektronik ve yeşil teknolojiler için kritik olan manyetik ve elektronik özellikler.

Araştırmacılar, çok daha az enerji kullanarak ve elementleri geri kazanmak için sıklıkla kullanılan asit akışını bir damlama haline getirerek, süreçlerinin çevreye daha duyarlı olduğunu söylüyorlar.

Çalışma, Science Advances'te yer almaktadır.

Nadir toprak elementleri aslında nadir değildir.Bunlardan biri, seryum, bakırdan daha bol ve hepsi altından daha bol.Ancak bu 15 lantanit elementi, itriyum ve skandiyum ile birlikte geniş çapta dağılmıştır ve mayınlı malzemelerden çıkarılması zordur.

Tour, "ABD eskiden ender toprak elementleri çıkarırdı, ama aynı zamanda çok sayıda radyoaktif element de alıyorsunuz" dedi.“Suyu yeniden enjekte etmenize izin verilmiyor ve atılması gerekiyor, bu da pahalı ve sorunlu.ABD'nin tüm nadir toprak madenciliğini ortadan kaldırdığı gün, yabancı kaynaklar fiyatlarını on kat artırdı.”

Bu yüzden, zaten mayınlı olanı geri dönüştürmek için çok fazla teşvik var, dedi.Bunların çoğu, kömürle çalışan elektrik santrallerinin yan ürünü olan uçucu kül içinde yığılır veya gömülür.“Bizde dağlar var” dedi.“Yanan kömürün kalıntısı, eser elementlerin etrafında cam oluşturan ve çıkarılmasını çok zorlaştıran silikon, alüminyum, demir ve kalsiyum oksitlerdir.”Bazen kırmızı çamur olarak adlandırılan boksit kalıntısı, alüminyum üretiminin toksik yan ürünüdür, elektronik atık ise bilgisayarlar ve akıllı telefonlar gibi eski cihazlardan gelir.

Bu atıklardan endüstriyel ekstraksiyon genellikle zaman alıcı, yeşil olmayan bir süreç olan güçlü asitle süzmeyi içerirken, Rice laboratuvarı uçucu kül ve diğer malzemeleri (iletkenliği artırmak için karbon siyahı ile birlikte) yaklaşık 3.000 santigrat dereceye (5.432 derece Fahrenhayt) ısıtır. ) bir saniye içinde.İşlem, atığı yüksek oranda çözünür “aktive edilmiş REE türlerine” dönüştürür.

Tour, uçucu külün flaş Joule ısıtması ile işlenmesinin "bu elementleri kaplayan camı kırdığını ve REE fosfatları çok daha kolay çözünen metal oksitlere dönüştürdüğünü" söyledi.Endüstriyel işlemler, malzemeleri çıkarmak için 15 molar konsantrasyonda nitrik asit kullanır;Pirinç işlemi, daha fazla ürün veren çok daha hafif 0.1 molar hidroklorik asit konsantrasyonu kullanır.

Doktora sonrası araştırmacı ve baş yazar Bing Deng tarafından yürütülen deneylerde, araştırmacılar, flaş Joule ısıtma kömürü uçucu külünün (CFA), güçlü asitlerde işlenmemiş CFA'nın süzülmesine kıyasla, çok hafif asit kullanarak nadir toprak elementlerinin çoğunun verimini iki katından fazla artırdığını buldular.

Bing, "Strateji çeşitli atıklar için geneldir" dedi."Aynı aktivasyon işlemiyle, Kömür uçucu külü, boksit kalıntısı ve elektronik atıklardan REE geri kazanım verimlerinin iyileştirildiğini kanıtladık."

Bing, her yıl milyonlarca ton boksit kalıntısı ve elektronik atık da üretildiğini söyledi.

Tour, “Enerji Bakanlığı bunun çözülmesi gereken kritik bir ihtiyaç olduğunu belirledi” dedi."Sürecimiz ülkeye artık çevreye zararlı madenciliğe veya nadir toprak elementleri için yabancı kaynaklara bağımlı olmadığımızı söylüyor."