이전 기사 중 하나에 썼을 때 업계는 점점 더 많은 금속에 대한 요구가 커지고 있습니다.
녹색 에너지 및 기타 최첨단 기술의 성장에 사용되는 필수 원료에 대한 인식 된 공급 위험은 이러한 원료의 새로운 공급원을 조사하기위한 동기를 제공합니다. 지리적 위치, 생산국의 경제적, 정치적 안정성, 대체 가능성이 제한적이며 현재의 낮은 수준의 재활용에 의해 제기 된 공급 위험을 감안할 때 많은 사람들이 중요한 것으로 간주됩니다. 현재 유럽 연합은 20 개의 원자재를 중요한 부족으로 등재합니다.
이러한 중요한 요소 중에서 희토류 요소 (REE)는 저탄소 에너지 부문 (예 :배터리, 자석, 저에너지 조명, 풍력 터빈), 산업 (예 :합금, 촉매, 기름 정제) 및 기타 기술 (예 :Laser, Laser, Optics)의 적용에 필요한 15 개의 요소 그룹 (예 :배터리, 자석, 저에너지 조명, 풍력 터빈) 그룹을 형성합니다. 지난 20 년 동안 전 세계적으로 생산 된 ReE의 90% 이상이 중국에서 채굴되었습니다. 이는 지구 전체의 불균형 자원 분포보다는 환경 및 경제적 측면을 반영하는 거의 독점적 인 독점입니다. 미국, 호주, 유럽 (그린란드 포함)을 포함하여 중국 이외의 지역에서 대규모 예금이 확인되었습니다 (아래지도 참조)
Ree-bearing minerals (예를 들어, Xenotime, bastnaesite 및 monazite)에 대한 가장 일반적으로 사용되는 치료는 용매 추출입니다. 이러한 수위 도구 공정은 200-400 ° C의 온도에서 강산 또는 알칼리 침출 (황산 및 수산화 나트륨)을 사용합니다. 이 과정은 일반적으로 균열이라고합니다. REE가 풍부한 침출액은 일반적으로 1-40GL-1 RE2O3의 범위에서 생산되며 약간의 불순물 수량이 생성됩니다. 공동으로 공동으로 된 원소는 PH 조정에 의해 탄산염 또는 옥살산물과 함께 선택적 침전을 사용하여 용매 추출 및 이온 교환에 의해 REE로부터 추가로 분리된다.
.이어서, 탄산염 및 옥살 레이트 생성물을 로스팅함으로써 혼합 된 레 산화물을 수득한다. "미타 메탈"으로 알려진이 합금은 판매 준비가되어 전용 공장으로 보내집니다. 필수 최종 사용에 따라 합금은 개별, 고순도 옥사이드로 더 분리되거나 순수한 금속 제품으로 감소된다. 이러한 혼합 생성물을 개별 요소로 분리하는 것은 Ree의 매우 유사한 화학적 행동으로 인해 본질적으로 어렵다. 이러한 분리를 수행하기위한 여러 방법이 존재한다 :선택적 산화/환원, 분수 결정화-침전 및 이온 교환. 그러나, 유기 인 화합물 (예를 들어, EDPA, HDEHP, eheHPA 또는 TBP)과의 용매 추출을 사용하는 것이 가장 효율적인 방법으로 남아있다. 결국, 고순도 개별 희토류 산화물 (REO)을 달성하려면 여러 반복이 필요합니다. 이것은 에너지 및 재료 소비입니다.
REE 생산과 관련된 또 다른 문제는 방사성 폐기물 관리입니다. 실제로, 대부분의 REE가 풍부한 1 차 마그마 틱 퇴적물은 높은 액티 나이드 농도를 갖는다. 예를 들어, 모나자이트는 4 내지 12wt%의 토륨 (Th)을 함유 할 수 있으며, 우라늄 (U) 농도는 일반적으로 낮지 만 최대 14wt%의 변칙적 함량이 발생할 수 있습니다. 우라늄과 T는 모두 혜택을받는 동안 집중되어 있습니다. 또한, 꼬리 폐기물은 균열 후 높은 방사능 수준을 나타낼 수 있습니다. 방사성 요소 공동 생산은 상당한 추가 비용이 들지만 최고 U-TH 농도 광석에 대해 달성 할 수 있습니다. 이러한 문제로 인해 중국과 말레이시아에서는 탁월한 오염이 발생했습니다. 많은 현장에서는 산업 처리에 이어 장기 스토리지에서 비용이 많이 드는 치료 및 폐기물 처리가 이어집니다. 중요한 방사성 요소 농도는 새로운 REE 익스플로잇 프로젝트에 중요한 경제적 단점을 구성합니다.
Magmatic 관련 REE 퇴적물과 관련된 문제를 고려할 때 풍부함에도 불구하고, 방사능 저장 폐기물로보다 쉽게 혜택을받는 대안적인 REE 공급원은 스크랩 또는 종말 소비자 제품으로부터 Ree의 재활용을 증가시키기위한 노력과 함께 관심을 끌고 있습니다. 휴대 전화, 하드 드라이브 및 풍력 터빈에서 Neodymium-Iron-Boron Magnets (NDFEB)의 풍부함은 재활용의 주요 목표를 형성하며 실험실에서 보여지는 ND 회복에 대한 유망한 결과를 형성합니다.
또한, 산업 폐기물 또는 적색 진흙 및 석탄 잔류 물과 같은 부산물로부터의 REE 생산 개발은 상당한 관심을 끌었다. 이들 형성에는 초기 광석 처리 동안 폐기물로 전달되는 리어 베어링 미네랄 및/또는 흡착 된 Ree가 포함되어있다. 이 폐기물은 석탄 및 알루미늄 산업의 두드러지고 확산으로 인해 경제적으로 중요한 톤수를 가진 저급 자원을 구성합니다. Ferromanganese 결절, 수소 빵 껍질 및 해양 점토와 같은 해저 퇴적물을 포함한 다른 대체 공급원은 상당한 REE 농도를 가질 수 있습니다 (Josso et al., 2017). 과학적 관심이 있지만, 상대적으로 접근 할 수없고 고급 광업 기술의 필요성으로 인해 경제적으로 이용하는 데 어려움이 있습니다.
이러한 해양 형성으로부터 Ree-extraction을위한 방법을 확립하기위한 접근법으로서, 오피 올 라이트에 보존 된 이들 퇴적물의 하위 에어로 당량 (즉, 접근 및 샘플링의 용이성을 제공하는 토지에 존재하는 고대 바다 빵 껍질 조각)이 조사되었다. Umbers (즉, 산화철 및 망간 산화물을 함유하는 천연 갈색 또는 적갈색 지구 안료)로도 알려진 Troodos Ophiolite (Cyprus)의 Ferromanganese 금속성 퇴적물은이 목적을 달성하기 위해 선택되었습니다. 이 퇴적물은 열수 통풍구 근처에 형성된 실제 해양 금속성 퇴적물의 직접적인 유사체를 나타냅니다. 그럼에도 불구하고, 잠재적 인 REE 소스로서 이러한 예금의 처리는 문서화 된 적이 없습니다.
토지에서 발견되는 수많은 산화물 기반 퇴적물에 대한 유사체로서 Umbers로부터의 잠재적 인 회복이 조사되었다 (Josso et al., 2018). 그것은 현재 글로벌 공급망을 지배하는 Magmatic 관련 REE 예금에 대한 대안을 제공 할 수 있습니다. 따라서, 다양한 동역학 파라미터의 영향이 조사되었다. pH- 의존적 실험 및 지구 화학적 모델링을 통해 침출 주류에 존재하는 다른 불순물로부터 저속성 REE의 선택적 추출에 대한 옥살 레이트 침전의 효율도 확인되었다.
Umbers는 지배적으로 작은 Goethite, Quartz 및 Zeolites를 갖는 비정질 Fe 및 Mn 산화물로 구성되며, 많은 주요 Ree 소스 광석보다 200 배 낮은 350-500mg/kg의 Ree를 함유하고 있습니다. 비교적 낮은 등급을 보상하기 위해, 약한 lixiviant 농도 (0.1-1.5mol/L) 및 짧은 반응 시간 (5 분 내지 11 시간)을 사용하는 비용 효율적인 추출 프로세스가 개발되었습니다. 산 용액은 20 ° C에서 초기 샘플 REE 함량의 70-85%를 회수합니다. 반대로, 나트륨 염 및 황산 암모늄의 이온 성 용액을 사용한 추출은 효과가 없음으로 입증되었습니다. REE의 산 회복은 70 ℃에서 거의 10% 증가하였고, 상이한 산 (클로로드릭, 질물 또는 황)의 사용은 비슷한 결과를 초래 하였다. 침출수의 주요 불순물에는 가장 약한 산 농도 (0.1mol/L)에서도 칼슘과 나트륨이 포함됩니다. 그러나, 2 단계 침출 방법은 REE가 풍부한 주류의 불순물 농도를 크게 감소 시켰지만, REE 손실은 20%에 접근했다. 옥살 레이트로서의 선택적 REE 침전을 통한 침출액 정제는 pH 의존적이지만 매우 효율적이다.
pH 1과 pH 2 사이에 최대 REE 침전 (96 내지 99%)이 발생하면 정확한 pH 조정은 다른 침전 불순물 (예를 들어, 칼슘)으로부터 REE 분리를 허용한다. 침전물 최대 순도는 pH 1.1 (> 65%)에서 달성되었다. 강수량 실험 동안 관찰 된 REE 시리즈에 따른 강력하고 일관된 분류는 Speciation 모델링 (USGS에서 개발 한 PhreeQC 소프트웨어)을 사용하여 성공적으로 설명되었습니다. 실험에서 옥살 레이트에 의한 희토류 요소 흡수는 REE- 옥살 레이트 고체 복합체 안정성의 종 모양 분포를 밀접하게 따릅니다. 또한, 모델링은 용액에서 동등한 REE 농도에서, 옥살 레이트는 다음 순서로 분별된다 :중간 REE (SM에서 TB)> Light Ree (LA에서 ND에서 LU까지) ≫ 헤비 리 (DY에서 LU까지), 고체 재 옥살 레이트 안정성 상수 분포와 일치한다는 것을 입증한다. 결국, 결합 된 침출 과정과 선택적 옥살 레이트 침전은 샘플에서 옥살 레이트 침전물에 이르기까지 REE에 대해 1,400에서 2,400 사이의 총 강화 인자를 생성하는 간단한 2 단계 공정에서 혼합 된 ree의 고순도 종말을 형성합니다.
.참조 :
- Charles, N., Tuduri, J., Guyonnet, D., Melleton, J., Pourret, O., 2013. 유럽과 그린란드의 희토류 요소 :지질 학적 잠재력? 개요. 에서 :Jonsson EEA (편집자), 12 번째 SGA Biennial 회의 진행, 스웨덴 웁살라, 1698-1701 쪽.
- Josso, P., Pelleter, E., Pourret, O., Fouquet, Y., Etoubleau, J., Cheron, S., Bollinger, C., 2017. 높은 전계 강도 및 희토류 요소를 사용한 해양 페로 맨스 퇴적물에 대한 새로운 차별 체계. 광석 지질 검토, 87 :3-15. doi :https ://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2016.09.003.
- Josso, P., Roberts, S., Teagle, D.A.H., Pourret, O., Herrington, R., Ponce de Leon Albarran, C., 2018. 수확성 금속성 퇴적물로부터 희토류 원소의 추출 및 분리. 광물 공학, 118 :106-121. doi :https ://doi.org/10.1016/j.mineng.2017.12.014.
