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麻省理工研发新技术可分离稀土等多种稀有金属 成本降低95%且更环保

前瞻网 2022-02-02 11:38

 

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一种加工稀土和其他关键金属的新方法可以将它们从其他材料中分离出来,从而减少对环境的影响和成本。

麻省理工学院(MIT)研究人员开发出一种新的加工方法,可以更容易地从矿石和可回收材料中分离出稀土等稀有金属,从而有助于缓解从手机到汽车电池等各种基本金属中可能出现的短缺。

冶金学教授Antoine Allanore和研究生Caspar Stinn在一种叫做硫化的化学过程中进行选择性调整,成功地从混合金属材料中分离出稀有金属,比如锂离子电池中的钴。

根据发表在《自然》上的论文,他们的加工技术允许金属保持固体形式,并在不溶解材料的情况下被分离。这就避免了传统但昂贵的需要大量能源的液体分离方法。研究人员制定了56种元素的加工条件,并对15种元素进行了测试。

他们在论文中写道,最新的硫化方法可以将金属分离的成本从混合金属氧化物中降低65%到95%。与传统的液体分离相比,他们的选择性处理还可以减少60%至90%的温室气体排放。

这些发现提供了一种缓解对钴、锂和稀土等稀有金属日益增长的需求的方法。这些稀有金属用于制造电动汽车、太阳能电池和发电风车等“清洁”能源产品。根据国际能源署(International Energy Agency) 2021年的一份报告,自2010年以来,随着使用这些金属的可再生能源技术的应用范围扩大,每单位发电能力所需的矿物平均数量增加了50%。

在这一研究中,研究人员利用的化学反应是对一种含有金属氧化物混合物的材料进行反应,形成新的金属-硫化合物或硫化物。通过改变温度、气体压力以及在反应过程中加入碳等因素,发现可以有选择地产生各种硫化固体,这些固体可以通过多种方法进行物理分离,包括粉碎材料和分类不同大小的硫化物或使用磁铁分离不同的硫化物。

他们还利用新技术将镝(一种用于从数据存储设备到光电子器件等应用的稀土元素)从稀土硼磁铁中分离出来,或者从氟碳铈矿等矿物的典型氧化物混合物中分离出来。

下一步是证明该技术可以用于大量的原材料,例如,从稀土开采流中分离出16种元素。Allanore说:“现在已经证明,我们可以同时处理3个、4个或5个矿流,但我们还没有处理现有矿流的实际规模,以匹配部署所需的规模。”

研究人员已经建造了一个反应堆,每天可以处理大约10公斤的原材料,目前正在与几家公司就这种可能性展开对话。

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责任编辑: 3976DBC

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