Nuovo processo sviluppato per estrarre ossidi di elementi di terre rare

I risultati, intitolati "Recupero selettivo di terre rare di alta qualità, Al e Co-Mn da materiale di fanghi di trattamento di drenaggio di miniere acide", sono stati pubblicati su Minerals Engineering.

I minerali critici, inclusi i 17 elementi delle terre rare, sono utilizzati in molti prodotti domestici comuni come smartphone e computer e in applicazioni essenziali per la transizione energetica pulita, come veicoli elettrici, batterie e pannelli solari.La domanda di questi metalli è aumentata a causa della loro elevata importanza economica e dell'elevato rischio di approvvigionamento e, di conseguenza, la loro assenza avrebbe conseguenze significative sulla sicurezza economica e nazionale degli Stati Uniti.

Gli Stati Uniti devono garantire l'approvvigionamento di questi minerali e quindi devono esaminare l'estrazione di questi minerali a livello nazionale.Il drenaggio acido della miniera (AMD) e i solidi e i precipitati associati risultanti dal trattamento AMD si sono rivelati fonti vitali di molteplici minerali critici ed elementi delle terre rare.

Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) sta esplorando ulteriormente questo aspetto e ha finanziato gli sforzi per dimostrare sia la fattibilità tecnica che la fattibilità economica dell'estrazione, della separazione e del recupero di REE e CM da fonti di carbone e sottoprodotti del carbone statunitensi, con l'obiettivo di raggiungere ossidi misti di terre rare da risorse a base di carbone con una purezza minima del 75%.

"Abbiamo lavorato per sviluppare strategie per recuperare CM e REE da questi flussi di rifiuti e abbiamo raggiunto una pietra miliare dell'88,5% di REE di grado", ha affermato Sarma Pisupati, professore di ingegneria energetica e mineraria e direttore del Center for Critical Minerals presso Penn State ."L'attuale obiettivo fissato dal DOE per il raggiungimento di ossidi di terre rare miste è del 75% e abbiamo superato tale obiettivo".

I ricercatori hanno ottenuto il drenaggio acido della miniera e il materiale di fanghi associato che rappresenta il letto di carbone di Lower Kittanning e hanno valutato il recupero di più minerali critici.È stato quindi progettato un nuovo processo di purificazione basato su un precedente processo di trattamento AMD per recuperare dai fanghi prodotti di alluminio di alta qualità, elementi di terre rare, cobalto e manganese"L'estrazione di REE e CM direttamente da AMD elimina la necessità di dissoluzione dei fanghi e i costi associati di reagenti e lavorazione, con conseguenti pratiche di smaltimento dei rifiuti più sostenibili a basso costo", ha affermato Mohammad Rezaee, Assistant Professor of Mining Engineering presso Penn State e coautore dello studio.

Di solito, l'AMD viene trattata aggiungendo calce o altri prodotti chimici per aumentare il pH a 7. Tuttavia, i ricercatori hanno cambiato questo nel loro nuovo processo.

Il nuovo sistema AMD per estrarre ossidi di elementi di terre rareNel nuovo sistema sviluppato dai ricercatori, il pH è ancora elevato a 7, ma questo viene fatto in più fasi.

"Invece di aggiungere idrossido di sodio, idrossido di calcio o calce tutto in una volta per aumentare il pH, lo stiamo aumentando gradualmente", ha affermato Pisupati.“Il vantaggio di questo metodo è che consente a determinati minerali di precipitare a diversi livelli di pH.Se aggiungiamo la nostra base tutta in una volta e portiamo il pH a 7, tutte queste cose precipiteranno contemporaneamente.Quindi avremmo bisogno di tornare indietro e separarli.

Il pH è stato portato al livello necessario per la precipitazione del ferro, e quindi al pH necessario per la precipitazione dell'alluminio.Dopo questa precipitazione, terre rare e poi recuperate attraverso la precipitazione carbonatica.

I precipitati rimossi vengono quindi rimessi in ciclo nel processo di purificazione per rimuovere ferro, alluminio e altri residui.

Purezza dei minerali recuperati