美科学家研发稀土提取新技术 产量可倍增

　　美国东北大学（Northeastern University）的科学家开发出一种从采矿废料中提取稀土元素的方法，可使产量比以前的方法高出两到三倍。

　　东北大学在1月31日发布的新闻稿中指出，稀土元素（通常简称为稀土）是一种易于获取但难以提炼的资源，对从磁铁、电子产品到电池和化学反应催化剂等许多领域都至关重要。

　　稀土元素其实并不稀有。相反地，它们在自然界中通常与其它元素（有时候甚至是放射性元素）混合存在，所以提炼它们十分困难。

　　该校研究人员发现了一种从煤尾矿（coal tailings，煤矿开采后遗留的土壤和岩石）中提取稀土元素的新方法。他们利用化学处理和专门设计的微波反应器来控制温度，使稀土元素的提取率倍增。

　　该校化学与化学生物学系暨化学工程系助理教授达拉莫拉（Damilola Daramola）表示，稀土元素通常作为其它采矿作业的副产品而取得。对这项研究而言，这意味着煤矿。

　　他说，煤尾矿仍是一种未充分利用的资源，部分原因是尾矿中还残留着大量需要筛选的有机物。

　　他的研究团队发现，先用水和氢氧化钠（亦即强碱溶液）预处理煤尾矿，接着在硝酸中浸泡，并通过专门的微波反应器控制反应温度，可以提取出稀土，其效率比使用煤炭副产品的标准方法高出两到三倍。

　　他解释说，如此对材料进行热刺激，再加上氢氧化钠的处理，实际上会改变材料的固体结构，进而提取出珍贵的稀土元素。

　　这项研究的主要报告撰写人、该校博士生阿贾伊（Lawrence Ajayi）说，他们提取的稀土元素用途广泛。比如说，钕是尾矿中含量第三高的元素，对能源领域非常重要。

　　这项新技术面临的障碍

　　尽管这项新技术能提高产出，但不代表它会在全国普及，因为仍有许多问题亟待解决，包括物流和化学的问题。

　　其中一个原因是技术本身。达拉莫拉和阿贾伊使用的那种微波反应器价格昂贵，尚未普及。另一个原因是生产规模。

　　达拉莫拉说：“一大障碍在于缺乏关于这些尾矿固态结构的更多信息。这些信息非常分散，零散不全。”他提到了美国各地矿场作业的零散分布，有些仍在营运，有些早已废弃。

　　依据他们的研究报告所述，光是宾州一地（他们实验所使用的煤尾矿就来自那里）就蕴藏着大约20亿吨煤尾矿。

　　阿贾伊说，在美国，他们有很多废弃矿井可以利用。但另一个重要问题是，煤尾矿的矿物成分因产地而异。因此，达拉莫拉说，他们的方法对美国其它地区的煤尾矿究竟有多有效，目前仍是一个悬而未决的问题。

　　此外，任何大型采矿作业都需要从尾矿中提取其它物质。稀土并非采矿废弃物中唯一的成分，其中通常还含有放射性元素、镁、铁和其它潜在的有价值矿物。达拉莫拉说，工业规模的采矿作业需要将所有这些因素纳入考量，而且要考虑环境和社会政策等问题。

　　图为美国怀俄明州的一处稀土矿。（John Haughey）

　　稀土安全问题有待解决

　　达拉莫拉说，中国控制目前市面上绝大多数的稀土资源，可能高达90%，其对市场的影响由来已久。经由降低稀土价格，中国能够也确实已经将其它国家的公司挤出了市场。

　　他说，美国正在努力寻找稀土的替代来源，减少对外国的依赖。其中一个替代来源很可能就是散布在美国各地、目前未使用的数十亿吨尾矿。

　　上述研究成果发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）期刊上。