Сирек жер элементтерін тұрақты түрде өндірудің болашағы
көзі: AZO MiningСирек жер элементтері дегеніміз не және олар қай жерде кездеседі?Сирек жер элементтері (РЭ) периодтық кестеде 15 лантанидтен тұратын 17 металдық элементтерден тұрады:ЛантанЦерийПразодимНеодимПрометийСамарийЕуропаГадолинийТербияДиспрозияХолмиумЭрбиумТулийИтербийУтетийСкандийИтрийОлардың көпшілігі топтың аты айтып тұрғандай сирек емес, бірақ әк пен магнезия сияқты басқа кең таралған «жер» элементтерімен салыстырғанда 18-19 ғасырларда аталған.Церий - ең көп таралған РЭО және мыс немесе қорғасынға қарағанда көбірек.Дегенмен, геологиялық тұрғыдан алғанда, ЖЭҚ шоғырланған кен орындарында сирек кездеседі, өйткені көмір қабаттары, мысалы, оларды өндіруді экономикалық жағынан қиындатады.Оның орнына олар төрт негізгі сирек кездесетін тау жыныстарында кездеседі;карбонатиттер, олар карбонатқа бай магмалардан, сілтілі магмалық қондырғылардан, ионды сіңіретін саз шөгінділерінен және монацитті-ксенотимді шоғырлы шоғырлардан алынған ерекше магмалық жыныстар болып табылады.Қытай жоғары технологиялық өмір салты мен жаңартылатын энергияға сұранысты қанағаттандыру үшін сирек жер элементтерінің 95% өндіреді.1990-жылдардың аяғынан бастап Қытай «Оңтүстік Қытай саздары» деп аталатын өзінің ионды сіңіретін саз кен орындарын пайдалана отырып, REE өндірісінде үстемдік етті.Бұл Қытай үшін үнемді, өйткені балшық шөгінділері әлсіз қышқылдарды пайдаланудан ЖЭҚ алу оңай.Сирек жер элементтері компьютерлерді, DVD ойнатқыштарды, ұялы телефондарды, жарықтандыруды, оптикалық талшықтарды, камералар мен динамиктерді, тіпті реактивті қозғалтқыштар, зымырандарды бағыттау жүйелері, спутниктер және қорғаныс құралдары сияқты әскери техниканы қоса алғанда, жоғары технологиялық жабдықтың барлық түрлерінде қолданылады. - ракетаға қарсы қорғаныс.2015 жылғы Париж климаттық келісімінің мақсаты жаһандық жылынуды өнеркәсіпке дейінгі 2 ˚C, жақсырақ 1,5 ˚C төмен деңгейге дейін шектеу болып табылады.Бұл ЖЭК жұмыс істеуін талап ететін жаңартылатын энергия көздеріне және электромобильдерге сұранысты арттырды.2010 жылы Қытай сұраныстың өсуін қанағаттандыру үшін REE экспортын қысқартатынын мәлімдеді, сонымен бірге әлемнің қалған бөлігін жоғары технологиялық жабдықты жеткізудегі басым жағдайын сақтайды.Қытай сондай-ақ күн панельдері, жел және толқындық қуат турбиналары, сондай-ақ электр көліктері сияқты жаңартылатын энергия көздеріне қажетті ЖЭҚ жеткізуді бақылау үшін күшті экономикалық жағдайға ие.Фосфогипс тыңайтқыштары сирек жер элементтерін алу жобасыФосфогипс тыңайтқыштың жанама өнімі болып табылады және құрамында уран мен торий сияқты табиғи радиоактивті элементтер бар.Осы себепті ол топырақты, ауаны және суды ластау қаупі бар шексіз сақталады.Сондықтан, Пенн Стейт Университетінің зерттеушілері арнайы әзірленген мембрананың көмегімен REE-ді дәл анықтай алатын және ажырата алатын инженерлік пептидтерді, аминқышқылдарының қысқа тізбегін пайдалана отырып, көп сатылы әдісті ойлап тапты.Дәстүрлі бөлу әдістері жеткіліксіз болғандықтан, жоба бөлудің жаңа әдістерін, материалдарын және процестерін ойлап табуға бағытталған.Дизайнды Клемсондағы химиялық және биомолекулалық инженерия кафедрасының бас зерттеушісі және доценті Рэйчел Гетман әзірлеген, Кристин Дювал мен Джули Реннер зерттеушілермен бірге нақты ЖЭО-ға жабысатын молекулаларды дамытқан есептеу моделі басқарады.Гринли олардың суда өзін қалай ұстайтынын қарастырады және өзгермелі дизайн мен пайдалану жағдайларында қоршаған ортаға әсерін және әртүрлі экономикалық әлеуетті бағалайды.Химиялық инженерия профессоры Лорен Гринли: «Бүгінгі таңда тек Флоридада өңделмеген фосфогипс қалдықтарында шамамен 200 000 тонна сирек жер элементтері бар» деп мәлімдейді.Команда дәстүрлі қалпына келтіру экологиялық және экономикалық кедергілермен байланысты екенін анықтайды, соның арқасында олар қазіргі уақытта қазбалы отынды жағуды қажет ететін және еңбекті көп қажет ететін композициялық материалдардан алынады.Жаңа жоба оларды тұрақты түрде қалпына келтіруге бағытталған және экологиялық және экономикалық пайда үшін кеңірек ауқымда іске асырылуы мүмкін.Жоба сәтті жүзеге асса, сирек жер элементтерін қамтамасыз етуде АҚШ-тың Қытайға тәуелділігін де азайта алады.Ұлттық ғылым қорының жобасын қаржыландыруПенн Стейт REE жобасы жалпы сомасы 1,7 миллион доллар болатын 571 658 АҚШ долларын құрайтын төрт жылдық грантпен қаржыландырылады және Кейс Вестерн Резерв университетімен және Клемсон университетімен ынтымақтастық болып табылады.Сирек кездесетін жер элементтерін қалпына келтірудің балама жолдарыRRE қалпына келтіру әдетте кішігірім операцияларды қолдану арқылы, әдетте шаймалау және еріткіштерді алу арқылы жүзеге асырылады.Қарапайым процесс болғанымен, шаймалау қауіпті химиялық реагенттердің көп мөлшерін қажет етеді, сондықтан коммерциялық тұрғыдан қажет емес.Еріткішпен экстракциялау тиімді әдіс, бірақ өте тиімді емес, өйткені ол көп еңбекті және уақытты қажет етеді.ЖЖҚ-ны қалпына келтірудің тағы бір кең тараған тәсілі агромининг арқылы, ол электронды тау-кен деп те аталады, ол ескі компьютерлер, телефондар және теледидарлар сияқты электронды қалдықтарды әртүрлі елдерден ЖЭҚ өндіру үшін Қытайға тасымалдауды қамтиды.Біріккен Ұлттар Ұйымының Қоршаған ортаны қорғау бағдарламасының мәліметі бойынша, 2019 жылы 53 миллион тоннадан астам электронды қалдықтар түзілген, оның ішінде 57 миллиард долларға жуық шикізат құрамында ЖЭО мен металдар бар.Материалдарды қайта өңдеудің тұрақты әдісі ретінде жиі айтылғанымен, оның әлі де еңсеруді қажет ететін өзіндік проблемалары жоқ емес.Агроөнеркәсіптік кешен көп сақтау орындарын, қайта өңдеу зауыттарын, РЭҚ қалпына келтірілгеннен кейін полигон қалдықтарын қажет етеді және қазба отын жағуды қажет ететін көлік шығындарын қамтиды.Пенн Стейт Университетінің жобасы, егер ол өзінің экологиялық және экономикалық мақсаттарын қанағаттандыра алса, дәстүрлі ЖЖҚ қалпына келтіру әдістерімен байланысты кейбір мәселелерді еңсеру мүмкіндігіне ие.
