麻省理工研發(fā)新技術(shù)可分離稀土等多種稀有金屬 成本降低95%且更環(huán)保

一種加工稀土和其他關(guān)鍵金屬的新方法可以將它們從其他材料中分離出來，從而減少對(duì)環(huán)境的影響和成本。

麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員開發(fā)出一種新的加工方法，可以更容易地從礦石和可回收材料中分離出稀土等稀有金屬，從而有助于緩解從手機(jī)到汽車電池等各種基本金屬中可能出現(xiàn)的短缺。

冶金學(xué)教授Antoine Allanore和研究生Caspar Stinn在一種叫做硫化的化學(xué)過程中進(jìn)行選擇性調(diào)整，成功地從混合金屬材料中分離出稀有金屬，比如鋰離子電池中的鈷。

根據(jù)發(fā)表在《自然》上的論文，他們的加工技術(shù)允許金屬保持固體形式，并在不溶解材料的情況下被分離。這就避免了傳統(tǒng)但昂貴的需要大量能源的液體分離方法。研究人員制定了56種元素的加工條件，并對(duì)15種元素進(jìn)行了測(cè)試。

他們?cè)谡撐闹袑懙溃钚碌牧蚧椒梢詫⒔饘俜蛛x的成本從混合金屬氧化物中降低65%到95%。與傳統(tǒng)的液體分離相比，他們的選擇性處理還可以減少60%至90%的溫室氣體排放。

這些發(fā)現(xiàn)提供了一種緩解對(duì)鈷、鋰和稀土等稀有金屬日益增長的需求的方法。這些稀有金屬用于制造電動(dòng)汽車、太陽能電池和發(fā)電風(fēng)車等“清潔”能源產(chǎn)品。根據(jù)國際能源署(International Energy Agency) 2021年的一份報(bào)告，自2010年以來，隨著使用這些金屬的可再生能源技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，每單位發(fā)電能力所需的礦物平均數(shù)量增加了50%。

在這一研究中，研究人員利用的化學(xué)反應(yīng)是對(duì)一種含有金屬氧化物混合物的材料進(jìn)行反應(yīng)，形成新的金屬-硫化合物或硫化物。通過改變溫度、氣體壓力以及在反應(yīng)過程中加入碳等因素，發(fā)現(xiàn)可以有選擇地產(chǎn)生各種硫化固體，這些固體可以通過多種方法進(jìn)行物理分離，包括粉碎材料和分類不同大小的硫化物或使用磁鐵分離不同的硫化物。

他們還利用新技術(shù)將鏑(一種用于從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備到光電子器件等應(yīng)用的稀土元素)從稀土硼磁鐵中分離出來，或者從氟碳鈰礦等礦物的典型氧化物混合物中分離出來。

下一步是證明該技術(shù)可以用于大量的原材料，例如，從稀土開采流中分離出16種元素。Allanore說:“現(xiàn)在已經(jīng)證明，我們可以同時(shí)處理3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)礦流，但我們還沒有處理現(xiàn)有礦流的實(shí)際規(guī)模，以匹配部署所需的規(guī)模。”

研究人員已經(jīng)建造了一個(gè)反應(yīng)堆，每天可以處理大約10公斤的原材料，目前正在與幾家公司就這種可能性展開對(duì)話。

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論文原文：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04321-5

標(biāo)簽： 稀土 稀有金屬