化学过程减少了能源,与稀土元素恢复有关的产品消耗

在科学世界中,有许多独特的应用程序在科学世界中并不少见。例如,爱达荷州国家实验室研究人员采用了水处理技术,并将其改编成另一个具有环境重要的功能 - 选择性地将稀土元素和过渡金属分开。这个化学过程,最近在自然通讯文章大大减少了与稀土元素回收相关的能量和产品消耗。

稀土金属是化学相似的金属元素的集合,它们往往在自然界中以低浓度出现,并且很难彼此分离。它们对于在电动汽车电动机,计算机硬盘驱动器和风力涡轮机中使用很有价值。过渡金属是一类金属,它们是高热量和电力的出色导体,通常具有高熔点和独特的结构特性,这对于生产钢和铜等常见合金以及锂离子电池阴极至关重要。

当前,携带这些金属的大多数组件都简单地处理。INL提取这些有价值的金属的新方法涉及二甲基醚,二甲基醚是一种气态化合物,是最早的商业制冷剂之一。它驱动分数结晶 - ;一个根据化学物质根据其溶解度分割的过程 - ;将稀土元素和过渡金属与磁铁废物分开。

“这个过程始于不再有用的磁铁,被切割成剃须并磨碎,”该项目的实验负责人Caleb Stetson说。“然后将磁铁剃须放入带有利xiviants的溶液中,一种用于从材料中选择性提取金属的液体。一旦将所需的金属从材料中浸出到液体中,我们就可以应用治疗过程。”

与传统方法相比,二甲基醚驱动的过程通常使用的能量和压力要少得多,传统方法通常在数百摄氏度下进行。分数结晶可以在环境温度下进行,并且仅需要略微升高的五个气氛。相比之下,未打开的12盎司苏打水中的压力为3.5个大气。较低的能源和压力也需要节省资金。

竞争技术还使用添加的化学“试剂”来推动降水和其他分离,这不可避免地成为具有财务和环境后果的其他废物。基于二甲基醚的分数结晶并非如此。

该项目的主要研究人员亚伦·威尔逊(Aaron Wilson)选择了二甲基乙醚的恢复性,克服了先前尝试使用溶剂来驱动关键材料分离的尝试的缺点。通过降低压力,然后在实验结束时重新压缩气体,团队可以恢复溶剂并在将来的周期中重复使用。

该过程还具有其他优势。“很难调整蒸发结晶的温度,但是这种分数结晶过程消除了所有这些挑战,”斯泰森说。“对于该过程,要将不同的分数与金属溶液区分开,我们只需要将温度调整10度即可。”

在开发基于溶剂浪费金属回收的基于溶剂的过程时,该团队与INL已经存在的一些电化学稀土金属恢复过程紧密合作。这包括E-RECOV的工作,它使用电化学细胞从废弃的电子产品中有效回收金属。这项工作由能源部关键材料研究所资助,减少关键材料恢复的能源强度和废物概况也具有重要的环境正义意义。欧洲杯足球竞彩

在过去的几十年中,主要的提取,例如通过战略矿石提取,采矿和受益人提高产品的经济价值)已转移到刚果等欠发达国家,而能源密集型下游处理的下游处理已转移到亚洲。这种离岸的大部分是由公众厌恶对他们后院进行的“肮脏”矿物提取过程的驱动。创建一种更清洁的方法将促进关键材料在国内外恢复,而无需暴露于服务不足的社区处于危险状态。欧洲杯足球竞彩

此外,威尔逊和他的研究团队正在努力通过国家水域创新联盟项目来解决与合成石膏生产相关的废物。合成石膏是美国近30%的干壁的来源,当从烟气中擦洗硫氧化物以防止酸雨时产生。他们的团队使用二甲基醚将废物隔离为制造过程。这种治疗方法有可能从最初的环境问题中创建更多产品。

稀土元素和过渡金属恢复工作”如果没有INL在Ames国家实验室关键材料研究所的合作,则不可能是不可能的。”欧洲杯足球竞彩斯泰森说。“这使我们可以使用现实世界的材料,并在实验室规模进行全面研究。”欧洲杯足球竞彩

来源:https://inl.gov/

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