科学＆テクノロジー

有毒なピットは、希土類の要素のための金鉱山かもしれません

鉱業の初期の頃にゴミ捨て場で銅缶を見つけた鉱山労働者について語られた物語があります。銅の採掘からの廃水は彼の土地を流れていたと彼は言った、そして鉄鋼缶を銅に変えた。物語は外典かもしれませんが、プロセスは本物であり、セメンテーションと呼ばれます。アナコンダ銅会社から引き継いだ鉱業会社であるモンタナリソースは、モントのビュートにある大陸ピットマインのプロセスで、この錬金術のトリックをまだ使用しています。鉱山の隣にはバークレーピットがあり、これには500億ガロンの非常に酸性の有毒な醸造物が満たされています。モンタナリソースは、ピットから液体をパイプし、鉄の山にカスケードできるようにします。鉄は銅になり、生産のために集められます。水から金属を除去する方法は長い間ありましたが、近年、製造および技術の進歩に重要な金属の世界的なスクランブルは、新世代の抽出技術とプロセスを生み出しています。研究者が焦点を当てている鉱物が豊富なソースの1つは、淡水化植物からの塩水、石油とガスのフラッキング水、採掘からの廃水など、廃水です。オレゴン州立大学の研究者は、淡水化植物からの塩水のみが約2.2兆ドルの金属を含んでいると推定しています。「水は21世紀の鉱体です」と、エネルギー省のローレンス・バークレー国立研究所カリフォルニア州の国立水イノベーション・アライアンスのディレクター、ピーター・S・フィスケは言いました。 「現在、テクノロジーにより、廃水のゴミの山を拾い、価値の高いアイテムを選ぶことができます。」廃棄物からの金属要素のセットである希土類の抽出に関する研究は、それらの必要性が大幅に増加するにつれて広まっています。たとえば、インディアナ大学のインディアナ地質測水調査の研究者は、 石炭廃棄物中の希土類の採掘、フライアッシュや石炭の尾部を含む。テキサス大学オースティンの研究者は、自然を模倣する膜を作成しました 希土類を廃棄物から分離するもの。採掘廃水は、新しい鉱山を開始するよりも経済的で速いだけでなく、クリーンでもあります。ビュートの隣のピットにある大きな水媒介賞には、2つの軽い希土類要素（REE）、ネオジム、プラセオジムがあります。それらは、電気自動車の小規模で強力な磁石、医療技術、および精密誘導ミサイルや衛星などの防衛目的で不可欠です。単一のF-35ファイタージェットは、900ポンドの希土類金属を使用しています。「私たちは巨大な責任を防衛に貢献しているものに変えています」と、モンタナリソースの環境問題担当副社長のマークトンプソンは述べています。 「ここでは、いくつかの高レベルの冶金学が起こっています。本当のエッグヘッドのもの。」これは、希土類の国内生産を研究するための重要な時期です。米国は中国にはるかに遅れているだけでなく、トランプ大統領の貿易戦争により、トランプの関税の結果として、中国大統領が希土類鉱物輸出をさらに制限すると脅しています。戦略および国際研究センターの重要な鉱物セキュリティプログラムの専門家は、大きなギャップにより、中国は米国よりもはるかに迅速に防衛能力を拡大できるようになると述べています。グリーンランドとウクライナの両方は、大部分がトランプ政権の注目の焦点です。なぜなら、国々は希土類の重要な堆積物を持っているからです。トランプ氏はまた、政府に、その鉱物の富のために、国際水域を含む海底の大部分を採掘するように動くように命じたばかりです。希土類として知られる17種類の金属があり、そのすべてがバークレーピットで発見されています。それらは有病率では珍しいことではありませんが、それらはしばしば小さな濃度で散らばっているため、それと呼ばれています。希少地球は、重くて軽い2種類に分類されます。ディスプロシウム、テルビウム、イットリウムなどの重い希土類は、原子量が大きく、通常はよりまれであり、少量で販売し、不足しやすいことを意味します。対照的に、光金属は原子量が少ない。酸鉱山の排水は、岩の中の硫黄を含む黄鉄鉱が採掘中に酸素と水にさらされるときに生成される非常に毒性の汚染物質です。その後、排水は硫酸と毒の水路を酸化して生成します。それは国内の最大の環境問題の1つであり、数万人の放棄された鉱山が12,000マイルの小川を汚染しています。しかし、酸は亜鉛、銅、希土類、その他の鉱物を岩から水に溶解し、最近まで存在しなかった適切な技術を抽出する機会を提供します。ウェストバージニア大学の水研究所のディレクターであるポール・ジエムキエヴィッチは、ビュートのピットウォーターを25年間研究してきました。彼とバージニア工科大学とL3プロセス開発の研究者チーム、化学工学会社、 方法を開発しました ビュートで使用されているのと同じプロセスであるウェストバージニア州の炭鉱の酸鉱山排水から重要な金属を抽出する。大きくて密に織られたビニール袋には、水処理プラントからの泥のようなスラッジが満たされています。水はゆっくりと浸透し、化学プロセスを使用して、さらに洗練する必要がある約1〜2％の希土類の前濃縮物を残します。特許取得済みのプロセスの最後のステップは、純粋な希土類要素を作成する溶媒による抽出です。「酸鉱山の排水に関する素晴らしいことの1つは、私たちが得る濃縮物が重い希土類で特に豊かになっていることです」とZiemkiewicz博士は言いました。 「軽いものはそれほど貴重ではありません。」Butteプロジェクトは、7500万ドルの国防総省の助成金に関する言葉を待っており、希土類の濃縮を改良し、本格的な生産を開始するために必要な最後のステップです。亜鉛はここでの酸鉱石ドレイナージミックスにも豊富であり、より高い価格を取得するため、プロセスの支払い方法として重要です。ニッケルとコバルトも抽出されます。希土類の要素は非常に需要がありますが、中国は過半数を生み出し、価格を操作してそれらを低く抑え、競争を強制します。そのため、国防総省は、希土類要素や他の金属に関する多くの作業に資金を提供しています。米国には、1つの運用上の希土類鉱山があります。 カリフォルニア州マウンテンパス。、希土類の世界的な供給の約15％を生成します。バークレーピットは、1982年以来、アナコンダの銅会社がオープンピット鉱山を閉鎖し、ポンプをオフにして水を満たしたときから、祝福された痛みでした。水は酸鉱山の排水から非常に酸性であるので 何万もの雪のガチョウが飛んだ 2016年の移住で、多くは表面に上陸し、すぐに毒されました。約3,000羽の鳥が死亡しました。Atlantic Richfield CompanyとMontana Resourcesは、地域の地下水を汚染する可能性のあるレベルに達しないようにするために、ピットウォーターを永続的に処理するために必要です。 （モンタナリソースは、バークレーピットの隣の大陸ピットを採掘します。）きれいな水法では、企業が酸鉱山の排水を扱うことを要求しています。ここでホースシューベンドプラントに別のレベルの治療を追加することは、新しいものを構築するよりも費用がかからず、治療のコストを相殺したり、利益を上げることもできます。中断された金属を水から解放するための数十の研究努力がありました。トンプソン氏は、ビュートから放射線を放射し、全国の研究施設に水サンプルが送られた場所を示す地図を表示しました。しかし、現在進行中の金属生産プロセスは、経済的であることが証明された最初のプロセスです。ここでのミネラルスープの富は何十年も知られてきましたが、ジエムキエビッチ博士のチームが新しい方法を開発するまで、それらを抽出する方法はとらえどころのないものでした。彼はウェストバージニア州の2つの炭鉱で希土類を生産しており、酸鉱山の排水が問題になっています。各鉱山は、年間4トンの希土類を生産しています。しかし、バークレーピットは、溶液中の希土類の濃度がはるかに豊富で、水の量が多いため、年間40トンが生産されると予想されています。 Ziemkiewicz博士は、他の鉱山で使用された場合、このプロセスは最終的に防衛目的に必要な希少地球要素のほぼすべての輸入を提供できると考えています。しかし、いくつかの推定によると、希土類の需要は今後数十年で最大600％増加する可能性があります。Lawrence Berkeleyのラボは、水をきれいにして重要な鉱物を清掃し、重要な鉱物を生産するための世界的な取り組みにおいて、特に膜を改善するための水上ろ過関連の技術、特に実験を研究しています。高度な光源と呼ばれる粒子加速器を操作します。これにより、科学者が原子スケールでさまざまな膜を研究できるようにする非常に明るいX線光を作成します。このラボは、外部の研究者と協力して、リチウムなどの単一の標的分子を閉じ込めるように設計されたナノスポンジと呼ばれる新世代のフィルターを作成しました。「原子キャッチャーのミットです」と、多くの異なる種類の廃棄物を掃除するためのナノスポンジの使用を研究しているブルックリンの会社であるChemfinityの最高経営責任者であるAdam Ulianaは言いました。 「それは1つのタイプの金属を1つだけ捕まえます。」リチウム、コバルト、マグネシウムは、研究者からかなりの注目を集めている希土類に加えて、重要な鉱物です。水から金属を除去し、汚染を除去するための実証済みの技術であるイオン交換が関心を集めています。カリフォルニア州オークランドの新興企業であるLilac Solutionsは、イオン交換で塩水からリチウムを抽出するために必要な専門の樹脂ビーズを開発し、ユタ州のグレートソルトレイクで最初の生産施設を開始する計画を立てました。同社のテクノロジーは、イオン交換フィルターを介して塩水を送り出し、鉱物を抽出し、水をその源に戻します。同社の社長であるデイビッド・スナイダッカーは、環境障害がほとんどなかったと述べました。大規模に機能することが証明された場合、リチウム抽出に革命をもたらし、地下鉱山と開放ピットの必要性を削減または排除する可能性があります。マグラテアの金属は、海水が淡水化された後に残された塩味の塩水からのマグネシウムのインゴットを作るオークランドの新興企業です。同社は、塩化マグネシウムの塩を残している塩水を乾燥させることを許可しています。オフピークの再生可能エネルギーを利用できる電流は、溶液を加熱し、塩を溶融マグネシウムから分離します。その最高経営責任者であるアレックスグラントは、このプロセスは非常にクリーンであると述べましたが、マグネシウムの製造にはまだ使用されていません。国防総省は、その仕事の多くに資金を提供しています。中国は世界のマグネシウムの90％を生産しています。金属には、Pidgeonプロセスと呼ばれるものが製錬されています。石炭火力のkiで約2,000度まで加熱されており、これは非常に汚染され、炭素集約型です。フィスケ博士は、より多くのイノベーションを期待しています。「3つのベクトルが収束している」と彼は言った。 「これらの重要な材料のいくつかの価値は増加しています。従来の採掘と抽出のコストが増加しており、国際的なサプライヤー、特にロシアと中国のセキュリティが減少しています。」 #有毒なピットは希土類の要素のための金鉱山かもしれません