【文/觀察者網(wǎng) 劉程輝】香港英文媒體《南華早報(bào)》1月12日?qǐng)?bào)道注意到，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種對(duì)環(huán)境更友好的稀土金屬開(kāi)采新方法，它能夠以更具可持續(xù)性的方式來(lái)提高稀土產(chǎn)量，同時(shí)還能減少開(kāi)采時(shí)間、能源消耗并控制廢棄物。

報(bào)道稱，這種基于電場(chǎng)的新方法實(shí)現(xiàn)了95%的“前所未有的”稀土采收率，同時(shí)將開(kāi)采時(shí)間縮短了70%，節(jié)省了60%的電力。與傳統(tǒng)方法相比，這種新方法能讓氨氮排放量減少了95%，傳統(tǒng)方法中的氨氮排放來(lái)自采礦中使用的浸出劑。

稀土礦產(chǎn)（資料圖） 視覺(jué)中國(guó)

中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)在1月6日發(fā)表于同行評(píng)議期刊《自然·可持續(xù)發(fā)展》（Nature Sustainability）的一篇論文中寫(xiě)道：“稀土元素（REEs），尤其是重稀土元素（HREEs），是快速向脫碳世界轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵推動(dòng)因素?！?

諸如鈰、鑭和釹等稀土金屬被用于多種低碳技術(shù)中，包括制造風(fēng)力渦輪機(jī)的磁鐵、催化轉(zhuǎn)化器和電池。

另一方面，盡管稀土金屬在發(fā)展低碳技術(shù)方面起著至關(guān)重要的作用，但由于與其開(kāi)采相關(guān)的“糟糕的”環(huán)境記錄，它們的供應(yīng)受到限制。傳統(tǒng)開(kāi)采需要向風(fēng)化殼土壤中注入大量濃銨鹽溶液來(lái)采收這些元素，這可能導(dǎo)致有害排放、水污染和土壤退化。

中國(guó)是全球最大的稀土生產(chǎn)與儲(chǔ)量國(guó)。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）報(bào)告，中國(guó)2023年稀土產(chǎn)量達(dá)24萬(wàn)噸，約占全球三分之二，而儲(chǔ)量達(dá)4400萬(wàn)噸，占全球40%。報(bào)告還顯示，中國(guó)生產(chǎn)了全球98%的鎵和60%的鍺；在2019至2022年，美國(guó)進(jìn)口的銻礦及其氧化物中有63%來(lái)自中國(guó)。

盡管稀土在全球生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用，但傳統(tǒng)的風(fēng)化殼型稀土開(kāi)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，2018年以后已被我國(guó)禁用，這進(jìn)一步限制了稀土供應(yīng)。

為解決這一問(wèn)題，該研究團(tuán)隊(duì)2023年曾提出一種用于提取稀土元素的電動(dòng)采礦（EKM）技術(shù)，用于從風(fēng)化殼中綠色高效采收稀土元素。EKM技術(shù)在稀土礦床的頂部和底部施加電壓，從而產(chǎn)生電場(chǎng)以加速稀土元素和水向陰極遷移。

但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，該技術(shù)仍面臨一系列問(wèn)題和挑戰(zhàn)，主要包括電極在潮濕和侵蝕性環(huán)境中長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性、大規(guī)模礦區(qū)應(yīng)用時(shí)可能出現(xiàn)的浸出液泄漏，以及地下水文條件和礦體結(jié)構(gòu)對(duì)稀土采收率的復(fù)雜影響。

通過(guò)深入凝練科學(xué)問(wèn)題及核心技術(shù)攻關(guān)，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)展和完善了稀土電驅(qū)開(kāi)采新技術(shù)，通過(guò)研發(fā)新型防腐蝕低阻耗的惰性導(dǎo)電材料，設(shè)計(jì)高壓防滲策略，以及創(chuàng)新性地采用周期性交替通電方法，將該技術(shù)成功應(yīng)用于5000噸土方規(guī)模的稀土礦中試開(kāi)采。

在新論文中，研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)南方梅州的一個(gè)礦場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試，證明了其在工業(yè)規(guī)模上的應(yīng)用能力。當(dāng)受到電極形成的電場(chǎng)的影響時(shí)，稀土元素會(huì)移動(dòng)聚集以便采收。在這個(gè)過(guò)程中仍然會(huì)使用浸出劑，但用量大幅減少。

該團(tuán)隊(duì)寫(xiě)道：“一項(xiàng)嚴(yán)格的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估顯示氨氮排放量減少了95%，這表明其對(duì)環(huán)境的影響顯著降低?！?

在應(yīng)用他們的技術(shù)四個(gè)月后，礦區(qū)周?chē)牡叵滤|(zhì)量保持穩(wěn)定，這表明在測(cè)試期間沒(méi)有發(fā)生滲漏情況。

與他們這種方法的高采收率相比，傳統(tǒng)開(kāi)采的采收率僅為40%到60%。

該團(tuán)隊(duì)寫(xiě)道：“使用電動(dòng)采礦（EKM）技術(shù)后的60天內(nèi)，稀土元素采收率達(dá)到了95.5%，而采用傳統(tǒng)浸出法在60天內(nèi)僅能采收15%左右?！?

傳統(tǒng)技術(shù)還會(huì)導(dǎo)致其他金屬元素的共浸出，這會(huì)進(jìn)一步增加提純和分離的成本。

為解決礦山侵蝕性環(huán)境的問(wèn)題，中方團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了一種新型塑料基電極，這種電極可減少腐蝕，同時(shí)仍能提供高導(dǎo)電性。

盡管通過(guò)這種新方法獲取1噸礦石的生產(chǎn)成本略高于傳統(tǒng)方法，但該團(tuán)隊(duì)表示成本“大致”相當(dāng)，證明了其經(jīng)濟(jì)可行性。該團(tuán)隊(duì)寫(xiě)道：“與傳統(tǒng)技術(shù)相比，電動(dòng)采礦方法會(huì)產(chǎn)生更高的電力相關(guān)成本……但能大幅降低與化學(xué)藥劑相關(guān)的成本。”

這還沒(méi)有考慮環(huán)境成本。該團(tuán)隊(duì)表示，若將環(huán)境成本考慮在內(nèi)，“傳統(tǒng)技術(shù)的生產(chǎn)成本是電動(dòng)采礦技術(shù)的三倍”。

“我們得出的結(jié)論是，電動(dòng)技術(shù)的運(yùn)用為更可持續(xù)的采礦開(kāi)辟了廣闊機(jī)遇，同時(shí)有助于向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型?！?

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