Verwendung von Kohlendioxid zur Rückgewinnung kritischerer Mineralien

NevadaToday

Vertreter von ARPA-E, darunter Programmdirektor Douglas Wicks, trafen sich mit Studenten der University of Nevada, Reno.

Professor Pengbo Chu von Nevada Gold Mines in der Abteilung für Bergbau und Metallurgietechnik erhielt kürzlich ein Stipendium von der Advanced Research Projects Agency – Energy (ARPA-E) innerhalb des Energieministeriums. Der Zuschuss war Teil des Mining Innovations for Negative Emissions (MINER)-Programms unter der Leitung von Programmdirektor Douglas Wicks. Zu den Zielen des MINER-Programms gehört die Verwendung von Kohlendioxid, um den Energieaufwand für die Mineralverarbeitung (Zerkleinerung) zu verringern, die kritische Mineralausbeute zu erhöhen und die Verluste an Mineralienrückständen zu reduzieren.

„Die USA haben großes Glück, dass wir über ein sehr hochwertiges Seltenerdmetallerz verfügen“, sagte Chu.

Das Projekt wird die Karbonisierung von Mineralien einbeziehen, um neue Arbeitsabläufe und Methoden zur Gewinnung weiterer Seltenerdmineralien zu entwickeln. Kritische Mineralien sind Mineralien, die in verschiedenen Dekarbonisierungstechnologien verwendet werden.

Der von Chu vorgeschlagene Prozess beginnt mit Hochdruck-Mahlwalzen, die das Material mechanisch von größeren, Basketball-großen Steinen in kirschgroße Steine zerkleinern. Die Hochdruck-Mahlwalzen sparen im Vergleich zu den üblicheren Zerkleinerungstechnologien bereits bis zu 50 Prozent Zerkleinerungsenergie ein. Nach der Zerkleinerung der Gesteine durchlaufen die Mineralien eine Röntgentransmissionssortierung, bei der die Dichte bestimmt wird verschiedene Steine. Da Seltenerdmineralien tendenziell dichter sind, wird das Gestein, das reich an diesen Mineralien ist, in einem bestehenden Prozess auf eine Art sortiert, während weniger dichtes Material auf eine andere Art sortiert wird. Das weniger dichte Material wird durch einen Karbonisierungsprozess chemisch verarbeitet, bei dem unter Druck stehendes Kohlendioxid verwendet wird, um Silikatmineralien in Karbonatmineralien umzuwandeln und sie dadurch zu erweichen.

Nach einem Karbonisierungsprozess durchläuft das erweichte Material einen weiteren mechanischen Prozess, eine Kugelmühle. Durch die Erweichung des Materials benötigt die Kugelmühle nicht so viel Energie, um das Material zu verarbeiten. Darüber hinaus ist es einfacher, die Größe des Produkts zu kontrollieren, was für den nächsten Verarbeitungsschritt, die Schaumflotation, wichtig ist. Sobald das Material die Kugelmühle passiert, werden Seltenerdelemente freigelegt und können durch etablierte Schaumflotationsprozesse gewonnen werden.

„Es gibt einen idealen Punkt für die Flotation“, sagte Chu und bezog sich dabei auf die Größe des Produkts. Wenn die Gesteinspartikel zu groß oder zu klein sind, funktioniert die Schaumflotation nicht so gut, um das gewünschte Material zu extrahieren.

Die Anwendung mineralischer Karbonisierung zur Erweichung des Gesteins stellt einen neuen Ansatz zur Kontrolle der Gesteinsgröße während der Zerkleinerung dar. Es wird erwartet, dass der neue Ansatz nicht nur den aktuellen Energieverbrauch bei der Mineralverarbeitung senkt, sondern den Prozess auch kohlenstoffnegativ macht. Während Chu erwartet, dass dieser Prozess den Output maximiert, wird er verschiedene Arbeitsabläufe ausprobieren, die einige der Prozesse neu anordnen, um zu bestimmen, welche Methode die Ergebnisse abruft das meiste Material bei geringstem Energieverbrauch. Das Verfahren kann auch zur Rückgewinnung von Material aus Abfallrückständen eingesetzt werden, die hohe Konzentrationen an Seltenerdelementen aufweisen können.

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Letzten Monat besuchten ARPA-E-Programmdirektor Wicks und sein Team die Universität und die Unternehmen, mit denen Chu an dieser Forschung zusammenarbeitet. Chu freut sich darauf, mit APRA-E, Industriepartnern und dem Forschungs- und Innovationsbüro der Universität zusammenzuarbeiten, um die neuen Verfahren schließlich zu patentieren und ihnen dabei zu helfen, sich in der Industrie durchzusetzen und so zu einer umweltfreundlicheren Mineralgewinnung beizutragen.

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