现在,一个中国团队开发了一种名为电动(electrokinetic)采矿的方法,并在数吨土壤上进行了测试。这种方法依靠电流释放土壤中的稀土元素,大幅减少了对污染化学品的需求。鲁汶大学的地质学家Anouk Borst在本周的《自然可持续发展》(Nature Sustainability)杂志上描述了这一策略,他说:“如果这种方法可以大规模实施的话,可能会成为游戏规则的改变者。”
尽管叫做稀土,但稀土在地壳中相当丰富。只是很难找到有具有开采价值的矿藏。重稀土元素,是一类原子序数高的元素,包括镝、钇和铽,最常从花岗岩等火成岩长期风化形成的大量粘土中提取。在这些“离子吸附”沉淀物中,元素被吸附到粘土颗粒的表面。它们通常是通过将大量硫酸铵或类似溶液泵入地下来提取的。渗滤液从粘土中提取稀土元素并渗透到基岩,在基岩中进行收集处理。
这些过程都会污染水和土壤,更不用说会造成大片土地的浪费。全球大约80%的重稀土元素供应来自中国南方和缅甸周边地区的离子吸附矿床,这些地区的环境法规执行不力,使得非法开采很常见。(轻的稀土元素,铈、钕和镨—通常存在于坚硬的岩石中,以不同的方式开采。)
中国科学院广州地球化学研究所(GIG)的王高峰和他的同事认为电动开采技术可能提供了一种更清洁的选择。这种方法是在一大块土壤的顶部和底部放置电极,从而产生电场,加速浸出剂及其提取的离子的移动。这种方法已经被用于土壤修复,并被建议用于铜和金的开采。丹麦技术大学的技术专家Riccardo Sprocati说:“它在效率、环境影响和经济方面有超越传统采矿技术的真正潜力”。
中国团队从一个桌上实验开始,然后扩大到20公斤的材料,最后转移到一个实际的离子吸附沉积的现场测试,在一个14吨重的粘土上尝试该技术。该方法比传统浸出法提取稀土元素的速度快,且所需硫酸铵较少。它还使土壤更清洁,减少了渗滤液中的污染元素,从而简化了处理过程。该团队计算出,这一过程可以将采矿成本削减约三分之二。
英国曼彻斯特咨询公司战略材料咨询的稀土专家Gareth Hatch指出,这项技术能否扩大规模“还有待观察”。该小组的下一个测试将包括大约2000吨土壤,他们将尝试“优化操作条件”,地球化学家何宏平说,他是GIG的主任和论文的共同作者。他们将把场地分成几部分,以保持足够低的电流和电压,来避免伤害周围的土壤、植被或动物。他们已经与一个主要的稀土供应商达成协议,在更大的规模上测试该工艺。
西澳大利亚大的环境工程师Henning Prommer说“和所有采矿方法一样,它仍然会影响环境,”。他所在的团队致力于将电动采矿应用于金和铜。但是他说,“鉴于稀土在我们的可再生能源基础设施雄心中发挥的关键作用,任何减少采矿对环境影响的做法都是受欢迎的。”