顆粒在線訊：離子吸附型稀土是我國(guó)的特色資源，可提供中重稀土。然而，現(xiàn)有的離子吸附型稀土開采工藝（銨鹽原地浸取技術(shù)）存在生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重、浸出周期長(zhǎng)、資源利用效率低等問(wèn)題，制約了我國(guó)離子吸附型稀土資源的開采利用。亟需研發(fā)新一代高效、綠色的開采技術(shù)。

　　中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員何宏平團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種離子吸附型稀土電動(dòng)開采新技術(shù)。該技術(shù)的核心思想是通過(guò)外加電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)化殼中稀土離子的活化、定向遷移和快速收集（圖1）。該技術(shù)的稀土回收率大于90%，浸取劑用量減少80%，浸出液中有害雜質(zhì)含量降低70%，解決了稀土開采帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，并提高了離子吸附型稀土的開采效率，具有綠色、高效的特點(diǎn)。

　　科研團(tuán)隊(duì)先后完成土柱模擬實(shí)驗(yàn)、放大試驗(yàn)和場(chǎng)地示范。與傳統(tǒng)銨法開采技術(shù)相比，電動(dòng)法稀土開采的效率顯著提高（圖2A）。實(shí)驗(yàn)表明：電動(dòng)法在67 h稀土回收率可達(dá)96%，而傳統(tǒng)銨法在130h稀土回收率僅為60%左右（圖2B）?；谀M實(shí)驗(yàn)和放大試驗(yàn)的結(jié)果，研究人員在廣州周邊某稀土富集區(qū)進(jìn)行原位場(chǎng)地試驗(yàn)。結(jié)果表明，僅11天，電動(dòng)法稀土開采效率即可達(dá)90%以上，且浸取劑用量較傳統(tǒng)銨法降低約80%，取得了良好效果（圖2C、2D）。

　　此外，研究還發(fā)現(xiàn)了電動(dòng)開采過(guò)程中的“自除雜”現(xiàn)象。與傳統(tǒng)銨法相比，在電動(dòng)法收集的浸出液中，雜質(zhì)金屬含量降低約70%。研究表明，在電動(dòng)開采過(guò)程中，高價(jià)態(tài)的REE3+、Al3+等優(yōu)先遷移至陰極并形成高勢(shì)壘，阻礙低價(jià)的雜質(zhì)金屬離子向陰極遷移，從而抑制雜質(zhì)浸出。同時(shí)，Al3+、Ca2+等雜質(zhì)離子易與陰極電解產(chǎn)生的OH-生成次生礦物，并沉淀在陰極附近（圖3）。因此，電動(dòng)法開采技術(shù)可依靠稀土與雜質(zhì)金屬的遷移性和反應(yīng)性差異實(shí)現(xiàn)“自除雜”，有望顯著降低稀土純化的成本。

　　該技術(shù)具有稀土提取率高、浸取劑用量少和雜質(zhì)含量低等特點(diǎn)，有望成為新一代的離子吸附型稀土開采技術(shù)。同時(shí)，該技術(shù)為其他以離子態(tài)等形式賦存的金屬礦產(chǎn)資源（如紅土型鎳礦、風(fēng)化型鈧礦床等）的開采提供了技術(shù)支撐。該技術(shù)的研發(fā)過(guò)程形成了以國(guó)家發(fā)明專利“通電開采稀土礦的方法”為核心，涵蓋礦體精準(zhǔn)定位、稀土野外快速測(cè)定、綠色浸取劑制備等內(nèi)容的專利群。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在合作開展應(yīng)用示范。

　　近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-可持續(xù)》（Nature Sustainability）上。研究工作得到廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。

圖1.離子吸附型稀土礦電動(dòng)開采示意圖

圖2.（A）土柱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果、（B）放大試驗(yàn)結(jié)果、（C）原位場(chǎng)地試驗(yàn)結(jié)果、（D）原位場(chǎng)地試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖

圖3.電動(dòng)發(fā)稀土開采過(guò)程的自除雜機(jī)制示意圖

來(lái)源：廣州地球化學(xué)研究所