چرا جداسازی کانی‌های خاکی کمیاب چالش‌برانگیز است؟

25 تیر 1404

جداسازی کانی‌های خاکی کمیاب به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد شیمیایی، فیزیکی و زمین‌شناسی عناصر خاکی کمیاب (REE) چالش‌برانگیز است. این چالش‌ها هم از ویژگی‌های ذاتی عناصر خاکی کمیاب و هم از پیچیدگی‌های فرایندهای جداسازی ناشی می‌شوند. در ادامه به تفصیل دلایل آن اشاره شده است:

1. شباهت شیمیایی عناصر خاکی کمیاب

• عناصر خاکی کمیاب (REE) شامل ۱۷ عنصر هستند، از جمله ۱۵ لانتانید، به علاوه اسکاندیم و ایتریم.
• لانتانیدها به دلیل ساختار الکترونی‌شان (به خصوص پر شدن اوربیتال ۴f) شعاع اتمی و خواص شیمیایی بسیار مشابهی دارند.
• شعاع یونی و بار مشابه (+۳) آن‌ها جداسازی آن‌ها را با روش‌های شیمیایی معمول دشوار می‌کند.

۲. کانی‌شناسی پیچیده سنگ‌های معدنی خاکی کمیاب

• عناصر خاکی کمیاب در طبیعت به صورت خالص یافت نمی‌شوند؛ بلکه در کانی‌های مختلفی مانندمونازیت،باستنیت و زنوتیم.
• این مواد معدنی اغلب حاوی چندین عنصر خاکی کمیاب به همراه ناخالصی‌های غیر-خاکی کمیاب مانند توریوم، اورانیوم (رادیواکتیو) و آهن هستند، که فرآیند استخراج و تصفیه را پیچیده می‌کند.
• این کانه‌ها اغلب از نظر زمین‌شناسی پیچیده و غلظت کمیاب‌های خاکی پایین هستند و نیازمند فرآوری گسترده هستند.

۳. فرآیندهای استخراج و تصفیه دشوار

• استخراج عناصر خاکی کمیاب از کانه‌های آن‌ها، نیازمند فرآیندهای بسیار پر انرژی و شیمیایی سخت است، از جمله:
  • کوبش و آسیاب‌کردنبرای آزاد کردن کانی‌های حاوی عناصر خاکی کمیاب.
  • شستشوی شیمیایی برای حل کردن عناصر هدف از سنگ معدن.
  • استخراج حلال یا مبادله یونیبرای جداسازی عناصر کمیاب خاکی به صورت جداگانه.
• جداسازی عناصر کمیاب خاکی به تفاوت های اندک در محلول پذیری، رفتار مبادله یونی یا کمپلکس سازی متکی است و نیازمند صدها یا هزاران مرحله استخراج است.

4. نگرانی های زیست محیطی

• روش هایی که برای جداسازی عناصر کمیاب خاکی استفاده می شوند، اغلب شامل مواد شیمیایی خطرناک مانند اسیدهای قوی (مانند اسید سولفوریک، اسید هیدروکلریک) و حلال های آلی هستند.
• عناصر رادیواکتیو مانند توریوم و اورانیوم، که اغلب با سنگ معدن های عناصر کمیاب خاکی همراه هستند، نیازمند دستکاری و دفع با دقت برای جلوگیری از آلودگی زیست محیطی هستند.
• اگر پسماند استخراج عناصر کمیاب خاکی به درستی مدیریت نشود، می‌تواند منجر به آلودگی خاک و آب شود.

5. چالش‌های اقتصادی و فنی

• هزینه بالای استخراج و جداسازی، همراه با غلظت نسبتا پایین عناصر کمیاب خاکی در سنگ معدن، این فرایند را از نظر اقتصادی چالش‌برانگیز می‌کند.
• فناوری‌های پیشرفته مانند استخراج حلال یا کروماتوگرافی یونی، به زیرساخت‌های گران‌قیمت و کنترل دقیق شرایط عملیاتی نیاز دارند.
• توسعه تکنیک‌های جداسازی جدید، مانند روش‌های مبتنی بر رسوب‌دهی انتخابی یا حلال‌های جدید، هنوز در حال پیشرفت است.

6. عوامل ژئوپلیتیکی

• بیش از 80 درصد از ذخایر جهانی عناصر خاکی کمیاب در چین فرآوری می‌شوند، کشوری که فرایندهای جداسازی پیچیده را در مقیاس بزرگ به طور کامل فرا گرفته است.
• اعتماد جهانی به چین، توسعه فناوری‌های جداسازی در سایر کشورها را محدود کرده و باعث ایجاد تنگناهای فناورانه و زنجیره تأمین شده است.

نتیجه‌گیری

جداسازی سنگ‌های معدنی عناصر خاکی کمیاب به دلیل شباهت شیمیایی، ترکیب پیچیده معدنی، فرآیندهای استخراج پرهزینه و محدودیت‌های اقتصادی، چالش‌برانگیز است. با وجود این مشکلات، تحقیقات مستمر در زمینه روش‌های کارآمدتر و پایدارتر در حال انجام است.

شرکت پیشرو (شانگهای) فناوری معدن، با تمرکز بر ارائه راهکارهای کامل فرآوری مواد معدنی و مواد پیشرفته در سطح جهانی، در زمینه‌های مختلف فعالیت می‌کند. تمرکز اصلی ما بر فرآوری طلا، غنی‌سازی لیتیوم، مواد معدنی صنعتی و تولید مواد آندی و فرآوری گرافیت است.

محصولات شامل: آسیاب و طبقه‌بندی، جداسازی و آبگیری، تصفیه طلا، فرآوری کربن/گرافیت و سیستم‌های استخراج.

ما خدمات جامع از جمله طراحی مهندسی، تولید تجهیزات، نصب و پشتیبانی عملیاتی را ارائه می‌دهیم که با مشاوره متخصص ۲۴ ساعته پشتیبانی می‌شوند.

آدرس وب‌سایت ما: https://www.prominetech.com/
ایمیل ما:[email protected]
فروش: +۸۶۱۳۹۱۸۰۴۵۹۲۷ (ریچارد)، +۸۶۱۷۸۸۷۹۴۰۵۱۸ (جسیکا)، +۸۶۱۳۴۰۲۰۰۰۳۱۴ (برونو)