Novo processo desenvolvido para extrair óxidos de elementos de terras raras

As descobertas, intituladas 'Recuperação seletiva de terras raras de alto grau, Al e Co-Mn de material de lodo de tratamento de drenagem de minas ácidas', foram publicadas na Minerals Engineering.

Minerais críticos, incluindo os 17 elementos de terras raras, são usados ​​em muitos produtos domésticos comuns, como smartphones e computadores, e em aplicações essenciais para a transição de energia limpa, como veículos elétricos, baterias e painéis solares.A demanda por esses metais aumentou devido à sua alta importância econômica e alto risco de abastecimento e, consequentemente, sua ausência teria consequências significativas na economia e na segurança nacional dos EUA.

Os EUA precisam garantir que o fornecimento desses minerais seja garantido e, portanto, precisam buscar a extração desses minerais internamente.A drenagem ácida de mina (AMD) e os sólidos e precipitados associados resultantes do tratamento da AMD foram considerados fontes viáveis ​​de vários minerais críticos e elementos de terras raras.

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) está explorando isso ainda mais e financiou esforços para demonstrar a viabilidade técnica e a viabilidade econômica de extrair, separar e recuperar REEs e CMs de fontes de carvão e subprodutos de carvão dos EUA, com o objetivo de alcançar mistura de óxidos de terras raras de recursos à base de carvão com pureza mínima de 75%.

“Temos trabalhado para desenvolver estratégias para recuperar CMs e REEs desses fluxos de resíduos e alcançamos um marco de 88,5% de REEs”, disse Sarma Pisupati, professor de energia e engenharia mineral e diretor do Centro de Minerais Críticos da Penn State .“A meta atual estabelecida pelo DOE para alcançar óxidos de terras raras mistas é de 75% e superamos essa meta.”

Os pesquisadores obtiveram drenagem ácida de mina e material de lodo associado representando o leito de carvão de Lower Kittanning e avaliaram a recuperação de vários minerais críticos.Um novo processo de purificação baseado em um processo de tratamento AMD anterior foi então projetado para recuperar alumínio de alta qualidade, elementos de terras raras, cobalto e produtos de manganês do lodo“A extração de REEs e CMs diretamente da AMD elimina a necessidade de dissolução de lodo e custos associados de reagentes e processamento, resultando em práticas de descarte de resíduos mais sustentáveis ​​com baixo custo”, disse Mohammad Rezaee, professor assistente de engenharia de mineração na Penn State e co-autor do estudo.

Normalmente, a AMD é tratada pela adição de cal ou outros produtos químicos para elevar o pH para 7. No entanto, os pesquisadores mudaram isso em seu novo processo.

O novo sistema AMD para extrair óxidos de elementos de terras rarasNo novo sistema desenvolvido pelos pesquisadores, o pH ainda é elevado para 7, mas isso é feito em etapas.

“Em vez de adicionar hidróxido de sódio, hidróxido de cálcio ou cal de uma só vez para aumentar o pH, estamos elevando-o em etapas”, disse Pisupati.“A vantagem desse método é que ele permite que certos minerais precipitem em diferentes níveis de pH.Se adicionarmos nossa base de uma só vez e elevarmos o pH para 7, todas essas coisas irão precipitar ao mesmo tempo.Então precisaríamos voltar e separá-los.”

O pH foi elevado até o nível necessário para a precipitação do ferro e, em seguida, para o pH necessário para a precipitação do alumínio.Após esta precipitação, as terras raras se recuperaram através da precipitação de carbonatos.

Os precipitados que foram removidos são então reintroduzidos no ciclo no processo de purificação para remover ferro, alumínio e outros resíduos.

Pureza dos minerais recuperados