麻省理工研發新技術可分離稀土等多種稀有金屬 成本降低95%且更環保

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

麻省理工學院(MIT)研究人員開發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到汽車電池等各種基本金屬中可能出現的短缺。

冶金學教授Antoine Allanore和研究生Caspar Stinn在一種叫做硫化的化學過程中進行選擇性調整，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。

根據發表在《自然》上的論文，他們的加工技術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15種元素進行了測試。

他們在論文中寫道，最新的硫化方法可以將金屬分離的成本從混合金屬氧化物中降低65%到95%。與傳統的液體分離相比，他們的選擇性處理還可以減少60%至90%的溫室氣體排放。

這些發現提供了一種緩解對鈷、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汽車、太陽能電池和發電風車等“清潔”能源產品。根據國際能源署(International Energy Agency) 2021年的一份報告，自2010年以來，隨著使用這些金屬的可再生能源技術的應用范圍擴大，每單位發電能力所需的礦物平均數量增加了50%。

在這一研究中，研究人員利用的化學反應是對一種含有金屬氧化物混合物的材料進行反應，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過程中加入碳等因素，發現可以有選擇地產生各種硫化固體，這些固體可以通過多種方法進行物理分離，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。

他們還利用新技術將鏑(一種用于從數據存儲設備到光電子器件等應用的稀土元素)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:“現在已經證明，我們可以同時處理3個、4個或5個礦流，但我們還沒有處理現有礦流的實際規模，以匹配部署所需的規模。”

研究人員已經建造了一個反應堆，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話。

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論文原文：

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

標簽： 稀土 稀有金屬