Wissenschaftler finden effizienten Weg zur Extraktion von Seltenen Erden aus Grubenwässern mit Säurebelastung.
Forscher der Penn State University entwickelten ein zweistufiges Behandlungsverfahren für die säurehaltige Minenentwässerung, das es ihnen ermöglichte, höhere Konzentrationen von Seltenerdelementen mit geringeren Mengen an Chemikalien als bisher zu gewinnen.
In einem Artikel, der im Chemical Engineering Journal veröffentlicht wurde, sagen die Wissenschaftler, dass AMD aus dem Kohlebergbau in den Appalachen eine vielversprechende einheimische Quelle für Elektro- und Elektronikaltgeräte darstellt, weil sie oft hohe Konzentrationen der Mineralien enthält und weil sie aufgrund von Umweltbedenken bereits gesammelt und behandelt wird.
Dieser Rückstand entsteht, wenn Pyritgestein – Eisensulfid -, das bei der Bergbautätigkeit freigesetzt wird, mit Wasser und Luft in Wechselwirkung tritt und dann oxidiert, wobei Schwefelsäure entsteht. Die Säure zersetzt dann das umgebende Gestein, wodurch sich giftige Metalle im Wasser lösen.
Traditionelle Behandlungsmethoden beinhalten das Auffangen der AMD in Teichen und die Zugabe von Chemikalien zur Neutralisierung des pH-Wertes. Dies führt dazu, dass die gelösten Metalle sich aus dem Wasser absetzen und sich absetzen. Bis zu 70% der Seltenerdelemente können mit diesem Verfahren als Schlamm extrahiert werden, und der Rest wird zusammen mit dem behandelten Wasser ausgewaschen.
Was der Hauptautor der Studie, Behzad Vaziri Hassas, und seine Kollegen herausfanden, ist, dass sie eine höhere Konzentration an Seltenen Erden und anderen kritischen Mineralien extrahieren könnten, indem sie der AMD Kohlendioxid zusetzen und sie dann auf einen neutralen pH-Wert von 7 bringen, dem Ziel für die Umweltsanierung.
Es funktioniert so, dass das CO2 chemische Reaktionen hervorruft, die zur Bildung von festen Mineralien, den Karbonaten, führen. Die Seltenerdelemente verbinden sich mit den zusätzlichen Karbonaten und fallen bei niedrigeren pH-Werten des Wassers aus und bilden feste Mineralien.
In ihrem Artikel berichten die Forscher, dass mit dieser Methode 90% des Aluminiums bei einem pH-Wert von 5 und 85% der Seltenerdelemente bei einem pH-Wert von 7 zurückgewonnen wurden.
Ihrer Meinung nach würde die Rückgewinnung der gleichen Konzentration an Seltenerdelementen aus AMD mit herkömmlichen Behandlungsmethoden die Zugabe zusätzlicher Chemikalien erfordern, um den pH-Wert über 7 hinaus zu erhöhen. Daher glauben sie, dass die neue Behandlungsmethode durch die Senkung der Rückgewinnungskosten den heimischen Markt für Seltene Erden-Elemente wettbewerbsfähiger machen könnte.
„Mit einer einfachen Modifikation der bestehenden Behandlungsverfahren könnte die Industrie weniger Chemikalien einsetzen und mehr Wert aus dem AMD-Abfall herausholen“, sagte Mohammad Rezaee, einer der Autoren der Studie, in einer Medienerklärung.
