IT之家 1 月 9 日消息,中国科学院广州地球化学研究所于 1 月 7 日发布博文,宣布我国科学家成功研发并中试(介于实验室研究和小规模工业生产之间的一个阶段)了新型稀土电驱开采技术,实现了高效、绿色开采稀土,研究成果发表于《自然-可持续》。
该技术采收率大于 95%,相比传统方法浸取剂用量减少 80%,开采时间缩短 70%,能耗降低 60%,氨氮排放量减少 95%,展现出显著的经济和环境优势。
风化壳型稀土矿是我国优势矿种,为全世界提供了 90% 以上的中重稀土。然而,传统的风化壳型稀土开采工艺,铵盐原地浸取技术存在生态环境破坏严重、浸出周期长、资源利用效率低等问题,2018 年以后已被我国禁用。
中国科学院广州地化所为解决风化壳型稀土矿绿色高效开采的问题,于 2023 年率先提出了一种绿色、高效、经济和快速的电驱开采技术理念,完成了原理可行性验证并取得初步的实验成果。
但在实际应用过程中,该技术仍面临一系列问题和挑战,最重要的包含电极在潮湿和侵蚀性环境中长时间运行的稳定性、大规模矿区应用时也许会出现的浸出液泄漏,以及地下水文条件和矿体结构对稀土采收率的复杂影响。
广州地化所朱建喜研究员、何宏平院士团队通过深入凝练科学问题及核心技术攻关,逐步发展和完善了稀土电驱开采新技术。
针对常规金属电极在土壤环境中易被腐蚀的问题,研究团队开发了一种新型塑料导电电极。该电极具备优秀能力的导电性(200 S / m)和良好的耐电流冲击能力(70 A,两个月无损)。
同时,由于塑料表面的疏水性,该电极能预防电化学腐蚀和减少水电解,并因其柔韧性可以更紧密地贴合矿体表面,来提升电驱开采过程的效率。
通过 60 天的通电开采,工业试验的稀土采收率达到了 95% 以上(图 2a)。环境监视测定根据结果得出,地下水和地表水中的氨氮排放量相比传统开采工艺减少了 95%(图 2b,2c),极大降低了稀土开采的环境影响。
工业试验结果图。(a)稀土采收率;(b)地下水氨氮含量;(c)地表水氨氮含量。
基于技术经济分析,电驱开采技术在不计入环境修复成本的情况下,与传统开采技术的成本相当,但传统工艺的后期环境成本和生态修复费用(主要是氨氮污染)通常较高。电驱开采技术展现出潜在的经济可行性和环境优势。
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