Avots: Azo ieguve

Kas ir retzemju elementi un kur tie tiek atrasti?

Retzemju elementi (Rees) satur 17 metāliskus elementus, kas sastāv no 15 lantanīdiem uz periodiskā galda:

Lantāns

Kērijs

Prazeodīms

Neodīms

Prometijs

Samārijs

Eiropija

Gadolīnijs

Terbijs

Disprozums

Holmijs

Erbijs

Thulium

Ytterbium

Utetijs

Skandijs

Yttrium

Lielākā daļa no tām nav tik reti, kā liecina grupas nosaukums, bet tika nosaukti 18. un 19. gadsimtā, salīdzinot ar citiem izplatītākiem “zemes” elementiem, piemēram, kaļķiem un magnēziju.

Cerium ir visizplatītākais ree un bagātīgāks nekā varš vai svins.

Tomēr ģeoloģiskā ziņā REE reti tiek atrasti koncentrētās nogulsnēs, piemēram, ogļu šuvēs, piemēram, padara tos ekonomiski grūtus.

Tā vietā tie ir sastopami četros galvenajos klinšu tipos; Karbonatīti, kas ir neparasti nedeva ieži, kas iegūti no karbonātiem bagātiem magmas, sārmainiem apzīmējumiem, jonu absorbcijas māla nogulsnēm un monazīta-xenotime nesēju krastmalu nogulsnēm.

Ķīna raktentē 95% no retzemju elementiem, lai apmierinātu pieprasījumu pēc augsto tehnoloģiju dzīvesveida un atjaunojamās enerģijas

Kopš 1990. gadu beigām Ķīna ir dominējusi REE ražošanā, izmantojot savas jonu absorbcijas māla atradnes, kas pazīstamas kā “Dienvidķīnas māli”.

Ķīnai ir ekonomiski rīkoties, jo māla nogulsnes ir viegli iegūt REE, izmantojot vājas skābes.

Retzemju elementi tiek izmantoti visu veidu augsto tehnoloģiju aprīkojumā, ieskaitot datorus, DVD spēlētājus, mobilos tālruņus, apgaismojumu, optisko šķiedru, kameras un skaļruņus, kā arī pat militāro aprīkojumu, piemēram, reaktīvo dzinēju, raķešu vadības sistēmas, satelīti un pretmaismas aizsardzība.

2015. gada Parīzes klimata nolīguma mērķis ir ierobežot globālo sasilšanu līdz zem 2 ˚C, vēlams 1,5 ˚C, pirmsindustriālajam līmenim. Tas ir palielinājis pieprasījumu pēc atjaunojamās enerģijas un elektromobiļiem, kuru darbība arī prasa REE.

2010. gadā Ķīna paziņoja, ka tā samazinās REE eksportu, lai izpildītu savu pieprasījuma pieaugumu, bet arī saglabātu savu dominējošo stāvokli, lai nodrošinātu augsto tehnoloģiju aprīkojumu pārējai pasaulei.

Ķīna ir arī spēcīgā ekonomiskā stāvoklī, lai kontrolētu REE piegādi, kas nepieciešama atjaunojamo enerģiju, piemēram, saules paneļiem, vēja un plūdmaiņu strāvas turbīnām, kā arī elektriskajiem transportlīdzekļiem.

Fosfogypsum mēslojums retzemju elementi uztver projektu

Fosfogysum ir mēslojuma blakusprodukts un satur dabiski sastopamus radioaktīvus elementus, piemēram, urānu un toriju. Šī iemesla dēļ to glabā uz nenoteiktu laiku, ar saistītiem augsnes, gaisa un ūdens piesārņojošo risku.

Tāpēc Penn State University pētnieki ir izstrādājuši daudzpakāpju pieeju, izmantojot inženierijas peptīdus, īsas aminoskābju virknes, kas var precīzi identificēt un atdalīt Rees, izmantojot speciāli izstrādātu membrānu.

Tā kā tradicionālās atdalīšanas metodes nav pietiekamas, projekta mērķis ir izstrādāt jaunas atdalīšanas metodes, materiālus un procesus.

Dizainu vada skaitļošanas modelēšana, kuru izstrādājusi Rachel Getman, galvenā izmeklētāja un ķīmiskās un biomolekulārās inženierijas asociētais profesors Klemsonā, kopā ar izmeklētājiem Kristīne Duvalu un Džūliju Renneru, izstrādājot molekulas, kas piesaistīs specifiskai Reesai.

Greenlee apskatīs, kā viņi uzvedas ūdenī, un novērtēs ietekmi uz vidi un dažādiem ekonomiskajiem potenciāliem mainīgā projektēšanas un darbības situācijās.

Ķīmiskās inženierijas profesors Laurens Grīnlijs apgalvo, ka: “Mūsdienās aptuveni 200 000 tonnu retzemju elementu ir ieslodzīti nepārstrādātos fosfogysum atkritumos tikai Floridā.”

Komanda identificē, ka tradicionālā atveseļošanās ir saistīta ar vides un ekonomiskajiem šķēršļiem, saskaņā ar kuru tie pašlaik tiek atgūti no kompozītmateriāliem, kuriem nepieciešama fosilā kurināmā sadedzināšana un ir darbietilpīga darbība

Jaunais projekts koncentrēsies uz to atgūšanu ilgtspējīgā veidā, un to var ieviest plašākā mērogā vides un ekonomiskajiem ieguvumiem.

Ja projekts ir veiksmīgs, tas varētu arī samazināt ASV atkarību no Ķīnas retzemju elementu nodrošināšanai.

Nacionālā zinātnes fonda projekta finansējums

Penn State REE projektu finansē četru gadu dotācija USD 571 658 apmērā, kopumā 1,7 miljoni USD, un tā ir sadarbība ar Case Western Reserve University un Clemson University.

Alternatīvi veidi, kā atgūt retzemju elementus

RRE atjaunošanos parasti veic, izmantojot maza mēroga operācijas, parasti izskalojot un ekstrahējot šķīdinātāju.

Lai arī vienkāršam procesam, izskalošanai ir nepieciešams liels daudzums bīstamu ķīmisko reaģentu, tāpēc tas ir nevēlams komerciāli.

Šķīdinātāju ekstrakcija ir efektīva tehnika, bet tā nav īpaši efektīva, jo tā ir darbietilpīga un laikietilpīga.

Vēl viens izplatīts veids, kā Rees atgūt, ir ar agrominēšanu, pazīstams arī kā E-rindu, kas ietver elektronisko atkritumu pārvadāšanu, piemēram, vecos datorus, tālruņus un televīziju no dažādām valstīm uz Ķīnu, lai iegūtu REE ekstrakcijai.

Saskaņā ar ANO Vides programmu 2019. gadā tika izveidoti vairāk nekā 53 miljoni tonnu e-atkritumu, un izejvielas bija aptuveni 57 miljardi USD, kas satur rejus un metālus.

Lai arī tas bieži tiek uzskatīts par ilgtspējīgu materiālu pārstrādes metodi, tas joprojām nav jāpārvar.

Agrominēšanai ir nepieciešams daudz uzglabāšanas vietas, pārstrādes rūpnīcu pārstrādes, poligonu atkritumus pēc REE atjaunošanas un ietver transporta izmaksas, kurām nepieciešama fosilā kurināmā sadedzināšana.

Penn State University projektam ir potenciāls pārvarēt dažas problēmas, kas saistītas ar tradicionālajām REE atveseļošanās metodēm, ja tas var izpildīt savus vides un ekonomiskos mērķus.

---

Pasta laiks: jūlijs-04-2022