美科學家研發稀土提取新技術產量可倍增

2026-02-02 | 來源: 大紀元 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

美國東北大學（Northeastern University）的科學家開發出一種從采礦廢料中提取稀土元素的方法，可使產量比以前的方法高出兩到三倍。

東北大學在1月31日發布的新聞稿中指出，稀土元素（通常簡稱為稀土）是一種易於獲取但難以提煉的資源，對從磁鐵、電子產品到電池和化學反應催化劑等許多領域都至關重要。

稀土元素其實並不稀有。相反地，它們在自然界中通常與其它元素（有時候甚至是放射性元素）混合存在，所以提煉它們十分困難。

該校研究人員發現了一種從煤尾礦（coal tailings，煤礦開采後遺留的土壤和岩石）中提取稀土元素的新方法。他們利用化學處理和專門設計的微波反應器來控制溫度，使稀土元素的提取率倍增。

該校化學與化學生物學系暨化學工程系助理教授達拉莫拉（Damilola Daramola）表示，稀土元素通常作為其它采礦作業的副產品而取得。對這項研究而言，這意味著煤礦。

他說，煤尾礦仍是一種未充分利用的資源，部分原因是尾礦中還殘留著大量需要篩選的有機物。

他的研究團隊發現，先用水和氫氧化鈉（亦即強鹼溶液）預處理煤尾礦，接著在硝酸中浸泡，並通過專門的微波反應器控制反應溫度，可以提取出稀土，其效率比使用煤炭副產品的標准方法高出兩到三倍。

他解釋說，如此對材料進行熱刺激，再加上氫氧化鈉的處理，實際上會改變材料的固體結構，進而提取出珍貴的稀土元素。

這項研究的主要報告撰寫人、該校博士生阿賈伊（Lawrence Ajayi）說，他們提取的稀土元素用途廣泛。比如說，釹是尾礦中含量第三高的元素，對能源領域非常重要。

這項新技術面臨的障礙

盡管這項新技術能提高產出，但不代表它會在全國普及，因為仍有許多問題亟待解決，包括物流和化學的問題。

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其中一個原因是技術本身。達拉莫拉和阿賈伊使用的那種微波反應器價格昂貴，尚未普及。另一個原因是生產規模。

達拉莫拉說：“一大障礙在於缺乏關於這些尾礦固態結構的更多信息。這些信息非常分散，零散不全。”他提到了美國各地礦場作業的零散分布，有些仍在營運，有些早已廢棄。

依據他們的研究報告所述，光是賓州一地（他們實驗所使用的煤尾礦就來自那裡）就蘊藏著大約20億噸煤尾礦。

阿賈伊說，在美國，他們有很多廢棄礦井可以利用。但另一個重要問題是，煤尾礦的礦物成分因產地而異。因此，達拉莫拉說，他們的方法對美國其它地區的煤尾礦究竟有多有效，目前仍是一個懸而未決的問題。

此外，任何大型采礦作業都需要從尾礦中提取其它物質。稀土並非采礦廢棄物中唯一的成分，其中通常還含有放射性元素、鎂、鐵和其它潛在的有價值礦物。達拉莫拉說，工業規模的采礦作業需要將所有這些因素納入考量，而且要考慮環境和社會政策等問題。

圖為美國懷俄明州的一處稀土礦。（John Haughey）

稀土安全問題有待解決

達拉莫拉說，中國控制目前市面上絕大多數的稀土資源，可能高達90%，其對市場的影響由來已久。經由降低稀土價格，中國能夠也確實已經將其它國家的公司擠出了市場。

他說，美國正在努力尋找稀土的替代來源，減少對外國的依賴。其中一個替代來源很可能就是散布在美國各地、目前未使用的數十億噸尾礦。

上述研究成果發表在《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）期刊上。