从风化壳中回收稀土元素的电动采矿技术

稀土元素(REE)，尤其是重稀土(HREE)，在现代工业中非常重要。然而，传统的采矿技术过度使用铵盐浸出剂从离子吸附稀土矿床(IAD)中回收重稀土，效率低下，并对当地生态系统造成破坏性的环境影响。

因此，有必要从传统的“爬山式”开采方式转向新一代绿色重稀土开采方式。

近日，中科院广州地球化学研究所何红平研究员领衔的研究团队开发了一种新技术——电动采矿(EKM)，用于从风化壳中绿色高效回收稀土元素。

该技术在IAD的顶部和底部施加电压，从而产生电场以加速REE和水向阴极迁移。

与传统技术相比，EKM实现了约90%的回收效率，减少了约80%的浸出剂用量，并在获得的稀土元素中减少了约70%的金属杂质。

该研究于10月31日发表在NatureSustainability上。

为了评估EKM回收稀土元素的可行性，何教授的实验室首先在带有模拟IAD的自制原型中进行了实验室规模实验。结果表明，EKM技术实现的REE回收效率比铵浸出技术高2.6倍。

然后，他们在更大的EKM装置中进一步进行了千克级(20千克)的放大实验。结果与实验室规模实验一致，即EKM技术可以获得更高的回收效率并且需要更少的处理时间。

基于成功的小型和放大实验，他们通过现场现场实验将EKM技术应用于实际IAD(~14t规模)。结果表明，REE回收效率在264小时内达到90%以上。

研究人员进一步探索了EKM高REE回收效率的潜在机制。“通过电迁移和电渗加速稀土元素和水向设计位置单向迁移的施加电场是提高稀土元素回收效率的关键，”何教授说。

除了可持续性和高回收效率外，与其他金属杂质(Al3+、Ca2+Na+和K+)相比，EKM还显示出对REE的选择性，即通过使用EKM技术减少了收集的金属杂质.“我们在电动过程中确定了一种自主杂质净化机制，该机制基于REE和其他活性金属离子之间的速度和反应性多样性，”何教授说。