磷酸盐废物中的稀土元素

寻找从磷酸盐岩开采废物中提取稀土元素的无害环境方法可为战略上重要的材料提供新的来源。稀土元素已成为地球上最具战略意义的材料之一。许多高科技产业依赖于稀土元素，如钕和镝，用于太阳能，风能和电动汽车，以及现代电子产品，如智能手机和医疗设备。稀土元素特别稀少，但通常不会以足够的浓度积累以在经济上可行地提取。目前，中国控制着近90%的稀土元素供应 - 这一事实让一些国家安全专家感到紧张。

稀土元素有多种来源，包括硬岩开采和沉积物净化。世界范围内的替代资源和近期日本海岸海底泥浆储量的公告以及亚特兰大南部乔治亚州高岭土矿的来源显示了一些前景。现在，罗格斯大学的研究人员发现了一种新的稀土元素来源 - 磷酸盐岩废料。

每年开采约2.5亿吨磷酸盐岩，用于生产磷肥用于肥料。在美国，2017年开采了大约2800万公吨。稀土元素通常在磷矿石中的浓度低于0.1%。这意味着每年约有100,000吨这些元素最终用于磷石膏废料 - 几乎与全球每年生产的约126,000吨稀土氧化物一样多。

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复苏

从磷石膏中回收稀土元素 - 来自磷酸生产的废产物 - 具有潜力，但必须以无害环境的方式进行。从矿石中提取元素的常规方法产生数百万吨的有毒和酸性污染物。但罗格斯工程学院材料科学与工程系的Paul J. Antonick和Zhichao Hu说，另一种方法可能使用细菌产生的有机酸。他们在罗格斯大学的新闻稿中描述了他们的工作。

根据发布的消息，“研究小组探索了使用矿物和有机酸，包括生物酸混合物，从合成磷石膏中提取六种稀土元素(钇，铈，钕，钐，铕和镱)。”爱达荷州国家实验室的大卫·里德生产了生物酸混合物 - 主要由葡萄糖酸组成，天然存在于水果和蜂蜜中 - 通过在葡萄糖上培养细菌氧化葡糖杆菌。从发布的结果来看，“结果表明，在相同的pH值(2.1)或酸度下，生物酸比纯葡萄糖酸更好地提取稀土元素。在这种情况下，无机酸(硫酸和磷酸)未能提取任何稀土元素。当四种酸在相同浓度下进行测试时，只有硫酸比生物酸更有效。“

对于该研究，使用在实验室中制备的合成磷石膏来评估该过程。这使得材料的组成易于控制。下一步将是测试工业磷石膏上的生物酸以及磷酸生产过程中产生的含有稀土元素的其他废物。这种工业样品要复杂得多，并且可以指示磷酸盐开采是否是这些战略性关键材料的可行来源。

高级编辑凯文克莱门斯30多年来一直在撰写有关能源，汽车和交通主题的文章。他拥有材料工程和环境教育硕士学位以及机械工程博士学位，专攻空气动力学。他在他的工作室里建立了几个关于电动摩托车的世界陆地速度记录。