جودة مسحوق تلميع الأرض النادرة & محفز الأرض النادرة مصنع

       عُرفت عائلة AM2Pn2 (A= Ca, Sr, Ba, Yb, Mg; M = Zn, Cd, Mg; و Pn = N, P, As, Sb, Bi) من أطوار Zintl كمواد موصلة للحرارة، واكتسبت مؤخرًا اهتمامًا كبيرًا كمواد واعدة للغاية لامتصاص الطاقة الشمسية في الخلايا الشمسية أحادية الوصلة والخلايا الشمسية المتتالية. في هذه الورقة، سنستكشف، انطلاقًا من المبادئ الأولى، عائلة مركبات AM2Pn2 بأكملها من حيث هيكلها في الحالة الأرضية، واستقرارها الديناميكي الحراري، وهيكلها الإلكتروني. نقوم أيضًا بإجراء قياسات طيفية للتألق الضوئي على عينات مسحوقية وشرائح رقيقة للتحقق من نتائجنا، بما في ذلك القياسات الأولى لفجوات النطاق لمركبي SrCd2P2 و CaCd2P2.       تُظهر مركبات AM2Pn2 استقرارًا واسعًا، وهي في الغالب متماثلة هيكليًا مع CaAl2Si2 (P3̅m1)، وتغطي نطاقًا واسعًا من فجوات النطاق من 0 إلى ما يزيد عن 3 إلكترون فولت. هذا يمكن أن يجعلها مفيدة لمجموعة متنوعة من الأغراض، والتي نقترح لها العديد من المرشحين، مثل CaZn2N2 لامتصاص الطاقة الشمسية في الخلايا الشمسية المتتالية العلوية و SrCd2Sb2 و CaZn2Sb2 لكاشفات الأشعة تحت الحمراء. من خلال فحص هياكل النطاق لـ AM2Pn2، نجد أن Mg3Sb2 هو الأكثر وعدًا كمادة موصلة للحرارة نظرًا لوجود العديد من جيوب نطاق التكافؤ خارج-Γ، وهي فريدة من نوعها بين التراكيب التي تمت دراستها هنا.       هنا، قمنا بدراسة منهجية لاستقرار الطور وهيكل النطاق الإلكتروني لمركبات AM2Pn2 في نطاق واسع من التراكيب، باستخدام حسابات المبادئ الأولى، ووجدنا أن غالبية التراكيب التي تمت دراستها هنا مستقرة ومتماثلة هيكليًا وأنها تمتلك نطاقًا واسعًا من فجوات النطاق. تزداد فجوة النطاق بشكل عام مع انخفاض كتلة Pn؛ في حين أن مركبات البزموت في الغالب معدنية، فإن بعض مركبات النتريد لديها فجوات نطاق أكبر من 3 إلكترون فولت. نقارن النتائج بالأدبيات التجريبية ونكملها بنتائج تجريبية جديدة. يمكن استخدام عملنا لفهم مركبات AM2Pn2 الراسخة جيدًا، واقتراح مركبات AM2Pn2 جديدة لتجميعها، واقتراح تطبيقات محددة لبعض الكيمياء.

فيتنام تخطط لاستئناف تعدين الأراضي النادرة   مصدر: Voanews فيتنام تخطط لإعادة تشغيل أكبر مناجمها للأراضي النادرة العام المقبل. يمكن أن يزيد المشروع بشكل كبير من إمدادات العناصر للتنافس مع الصين.المعادن الأرضية النادرة تساعد في تشغيل التقنيات المتقدمة. The United States Geological Survey (USGS) says rare earths are a set of 17 metallic elements that are necessary in the production of high-tech products from mobile phones and electric vehicles to advanced weapons. الصين لديها فقط حوالي ثلث احتياطيات الأرض النادرة في العالم.لكن دراسة لعام 2022 من مارش ماكلينان تقول أن البلاد تسيطر الآن على أكثر من 60 في المائة من تعدين الأرض النادرة و 85 في المائة من قدرة المعالجة في جميع أنحاء العالم. تقديرات الـ USGS أن فيتنام لديها ثاني أكبر احتياطيات من الأرض النادرة في العالم بعد الصين.الرئيس جو بايدن وقع اتفاق خلال زيارته لفيتنام لمساعدة البلاد في الحصول على المستثمرين لفتح عمليات التعدين. الاتفاقية خطوة نحو مساعدة دولة جنوب شرق آسيا على بناء سلسلة توريد للأرض النادرة.شروط الصفقة تشمل تطوير قدرة البلاد على تحويل العناصر الخام إلى المعادن المستخدمة في مغناطيسات السيارات الكهربائيةالهواتف الذكية و توربينات الرياح كخطوة أولى، تخطط الحكومة الفيتنامية لبيع العديد من مناطق منجم "دونغ باو" للمستثمرين قبل نهاية العام. تيسا كوتشر هي مديرة تنفيذية في شركة بلاكستون للمعادن في أستراليا، وهي شركة تخطط للمزايدة على المشروع.كوتشر قال لوكالة رويترز أن استثمار بلاكستون سيكلف حوالي 100 مليون دولار إذا فازوأضافت أن الشركة كانت تتحدث مع شركات تصنيع السيارات الكهربائية، بما في ذلك فين فاست وريفيان، حول عقود إمداد محتملة. صورة غير مؤرخة تظهر حقول الأرز حيث يتم التخطيط لمصنع معالجة الأرض النادرة بالقرب من منجم نام تشي في مقاطعة لاي تشاو في فيتنام (رويترز) صورة غير مؤرخة تظهر حقول الأرز حيث يتم التخطيط لمصنع معالجة الأرض النادرة بالقرب من منجم نام تشي في مقاطعة لاي تشاو في فيتنام (رويترز) منجم دونغ باو منجم "دونغ باو" كان غير نشط منذ سبع سنوات على الأقلترك مشروعات التعدين في دونغ باو بعد أن زادت الصين بشكل كبير إمدادات الأرض النادرة لخفض الأسعار. تكرير الأرض النادرة معقدة والصين تسيطر على العديد من تقنيات المعالجة. ومع ذلك، تقول جامعة هانوي للتعدين والجيولوجيا أن الأرض النادرة في دونغ باو سهلة نسبياً استخراجها وتتركز في الغالب في خام البستنيزيت.هذه الخامات الأرضية النادرة سيتم بعد ذلك طحنها إلى مسحوق ومعالجتها إلىأكسيد الأرض النادرة(ريو). لوو آن توان هو رئيس شركة فيتنام للأرض النادرة (VTRE). الشركة هي مصفاة فيتنام الرئيسية وشريك بلاكستون في المشروع. توقع أن تنتج دونغ باو حوالي 30،000 قطعة.000 طن متري من مكافئ أكسيد الأرض النادرة سنوياً. هذه الكمية ستضع إنتاج دونغ باو أقل قليلاً من إنتاج ماونتن باس في كاليفورنيا، أحد أكبر المناجم في العالم، الذي أنتج 43،000 طن متري من العنصر في عام 2022. في يوليو ، قالت حكومة فيتنام إنها تخطط لتطوير مناجم إضافية لإنتاج ما يصل إلى 60،000 طن من معادل REO سنويا بحلول عام 2030. حددت الصين هدفها الخاص بمقدار 210،000 طن في العام الماضي. بعد الفصل، يتم تحويل الأكسيدات إلى معادن لاستخدامها في المغناطيسات وغيرها من المنتجات الصناعية. الصين هي الرائدة في العالم في عملية التميز المعدني،الـ Uوزارة الطاقة تقول لكن شركة "في تي ار اي" تعمل على مشروع لبناء مصنع للتعديل مع شركة "سيتوبيا" في كوريا الجنوبية دادلي كينغسنورث هو أستاذ في كلية أستراليا الغربية للتعدين في جامعة كورتين قال أن فيتنام لديها طريق للوصول إلى أهدافها في الأرض النادرةفيتنام" لديها الموارد، الخبرة في مجال التعدين والمعالجة لتوفير بدائل للصين".  

" نوفا مينيرلز " اكتشفت احتمالات " ستيبيم " و " ستيكس " في مشروع " إستيل " الذهبي   المصدر: Small Caps أكدت شركة نوفا للمعادن (أسكس: NVA) اكتشاف مواقف ستيبيوم وستيكس للمضاد في مشروع إستيل للذهب في ألاسكا. Field observations and soil and rock chip assays from the company’s current exploration program identified an abundance of massive stibnite (which is the primary ore source for the critical mineral antimony) hosted in quartz veins within areas coinciding with potential gold mineralisation. The results indicate the presence of antimony-enriched gold mineralisation within the Estelle gold trend and has led Nova to include antimony analysis as part of its future assay protocol and resource work at the project. ستقوم الشركة أيضًا بمراجعة التقييمات المتعددة العناصر الحالية لتحديد ما إذا كان الأنتيمون متطابقًا أيضًا في آفاق الذهب ذات الأولوية العالية.   توقيت جيد الرئيس التنفيذي لنوفا كريستوفر جيرتيسن قال أن تحديد المادة المضادة في إستيل كان توقيت جيد في السوق الحالية “The discovery of high-grade stibnite associated with the gold system emerging at Estelle represents a significant development for us as the US government has listed antimony as a critical and strategic mineral to the nation’s economic and national security interestsقال. “Our team is now assessing the potential scale of this discovery and the additional value it could add to this project via the domestic supply of a mineral which has historically relied on imports from China and Russia.   خيارات المنح والتمويل بينما "نوفا" لم تحدد بعد حجم وأهمية إستراتيجية لاكتشافاتها للـ"أنتيمون"،قال السيد جيرتيسن إن الشركة قد اتخذت بالفعل خطوات للتواصل مع وزارتي الدفاع والطاقة في الولايات المتحدة لمناقشة خيارات المنح والتمويل.. من أجل أن تكون مؤهلة للتمويل، يجب أن تقدم المشاريع المقترحة موردًا صناعيًا،المواد أو التكنولوجيا التي هي ضرورية للدفاع الوطني ولا يمكن أن توفرها بصورة معقولة في الوقت المناسب من قبل الصناعة الأمريكية دون إجراء رئاسي. في يوليو ، تم منح شركة بيربيتوا للموارد المدرجة في الكندا 24 دولارًا أمريكيًا.8 مليون في تمويل الدراسات البيئية والهندسية والتصاريح المساعدة اللازمة للإنتاج المحلي لقدرة تريسولفيد الأنتيمون لمواد الطاقة ذات الصلة بالدفاع. في أغسطس ، تلقت Perpetua 15.5 مليون دولار أمريكي إضافي لإثبات سلسلة توريد محلية بالكامل من تريسولفيد الأنتيمون باستخدام خام من مشروع Stibnite الذهبي في إيداهو.

تعد المعادن الحرجة ، بما في ذلك العناصر الأرضية النادرة ، ضرورية لاقتصاد الولايات المتحدة وأمنها القومي حيث يتم استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات اليومية.نظرًا لضرورتها ، يبحث الباحثون عن طرق جديدة لاستخراج هذه المعادن لضمان ضمان العرض.الآن ، طور باحثون من مركز ولاية بنسلفانيا للمعادن الحرجة عملية تنقية جديدة تستخلص أكاسيد التربة النادرة من تصريف المناجم الحمضي والحمأة المصاحبة بنقاء 88.5٪ تم نشر النتائج ، التي تحمل عنوان "الاسترداد الانتقائي للأتربة النادرة عالية الجودة ، و Al و Co-Mn من مادة الحمأة لمعالجة تصريف المناجم الحمضية" ، في Minerals Engineering.   ما هي العناصر الأرضية النادرة وكيف يمكن استخلاصها؟ تُستخدم المعادن الحرجة ، بما في ذلك العناصر الأرضية النادرة السبعة عشر ، في العديد من المنتجات المنزلية الشائعة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر ، وفي التطبيقات الضرورية لانتقال الطاقة النظيفة ، مثل السيارات الكهربائية والبطاريات والألواح الشمسية.زاد الطلب على هذه المعادن بسبب أهميتها الاقتصادية العالية ، وارتفاع مخاطر العرض ، وبالتالي ، فإن غيابها سيكون له عواقب وخيمة على الأمن الاقتصادي والوطني للولايات المتحدة.   تحتاج الولايات المتحدة إلى ضمان تأمين إمدادات هذه المعادن ، وبالتالي تحتاج إلى النظر في استخراج هذه المعادن محليًا.تم العثور على تصريف منجم الحمض (AMD) والمواد الصلبة والرواسب المرتبطة به الناتجة عن معالجة AMD كمصادر قابلة للتطبيق للعديد من المعادن الهامة والعناصر الأرضية النادرة.   تستكشف وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) هذا الأمر بشكل أكبر ، وقد مولت جهودًا لإثبات الجدوى التقنية والجدوى الاقتصادية لاستخراج العناصر الأرضية النادرة ومكونات الكربون من مصادر المنتجات الثانوية للفحم والفحم في الولايات المتحدة ، وفصلها ، واستعادتها. مختلطة أكاسيد الأرض النادرة من الموارد القائمة على الفحم مع الحد الأدنى من نقاء 75٪.   قال Sarma Pisupati ، أستاذ هندسة الطاقة والمعادن ومدير مركز المعادن الحرجة في ولاية بنسلفانيا: "لقد عملنا على تطوير استراتيجيات لاستعادة CMs و REEs من تيارات النفايات هذه وحققنا إنجازًا بارزًا بنسبة 88.5٪ من الكيانات الأرضية النادرة". ."الهدف الحالي الذي حددته وزارة الطاقة لتحقيق مزيج أكاسيد الأرض النادرة هو 75٪ وقد تجاوزنا هذا الهدف."   عمليات معالجة AMD السابقة حصل الباحثون على تصريف منجم حمضي ومادة الحمأة المرتبطة به التي تمثل طبقة الفحم السفلى في كيتاننينج وقاموا بتقييم استعادة العديد من المعادن الهامة.تم بعد ذلك تصميم عملية تنقية جديدة تستند إلى عملية معالجة سابقة لـ AMD لاستعادة الألومنيوم عالي الجودة ، والعناصر الأرضية النادرة ، والكوبالت ، ومنتجات المنغنيز من الحمأةقال محمد رضائي ، الأستاذ المساعد في هندسة التعدين في ولاية بنسلفانيا: "إن استخراج العناصر الأرضية النادرة ومخلفات الإنتاج مباشرة من AMD يلغي الحاجة إلى إذابة الحمأة والتكاليف المرتبطة بالكواشف والمعالجة ، مما يؤدي إلى ممارسات التخلص من النفايات الأكثر استدامة بتكلفة منخفضة". ومؤلف مشارك في الدراسة.   "لقد أظهرنا أننا قادرون على تحويل مجاري النفايات هذه ، التي كانت من الاهتمامات البيئية لعقود من الزمان ، إلى موارد قيمة ، لذلك يعد هذا مكسبًا للجميع للبيئة والكومنولث والأمة." عادة ، يتم معالجة AMD عن طريق إضافة الجير أو مواد كيميائية أخرى لرفع درجة الحموضة إلى 7. ومع ذلك ، قام الباحثون بتغيير هذا في عمليتهم الجديدة.   قال رضائي: "عادةً ما يتم تحييد AMD من خلال إضافة مواد كيميائية قلوية مختلفة"."مع زيادة الرقم الهيدروجيني لـ AMD أثناء عملية المعالجة ، تترسب المعادن على شكل هيدروكسيدات معدنية أو معقدات أخرى." نظام AMD الجديد لاستخراج أكاسيد العناصر الأرضية النادرةفي النظام الجديد الذي طوره الباحثون ، لا يزال الأس الهيدروجيني يرتفع إلى 7 ، ولكن يتم ذلك على مراحل.   قال بيسوباتي: "بدلاً من إضافة هيدروكسيد الصوديوم ، أو هيدروكسيد الكالسيوم ، أو الجير دفعة واحدة لرفع درجة الحموضة ، نقوم برفعها على مراحل"."ميزة هذه الطريقة هي أنها تسمح لبعض المعادن أن تترسب عند مستويات مختلفة من الأس الهيدروجيني.إذا أضفنا جميعًا في قاعدتنا مرة واحدة وجعلنا الرقم الهيدروجيني 7 ، فسوف تترسب كل هذه الأشياء في نفس الوقت.ثم سنحتاج إلى العودة وفصلهم ".   تم رفع الأس الهيدروجيني إلى المستوى المطلوب لترسيب الحديد ، ثم إلى الرقم الهيدروجيني اللازم لترسب الألومنيوم.بعد هذا الترسيب ، يتم استرداد التربة النادرة ثم من خلال ترسيب الكربونات.   "كان التحدي الذي واجهناه هو أننا لم نتمكن من إزالة 100٪ من الحديد والألمنيوم ؛قال بيسوباتي "كان هناك القليل من البقايا في تركيز العناصر الأرضية النادرة"."حتى لو كان لديك 1٪ فقط من محتوى الألومنيوم في الخليط الذي يسيطر عليه ، فإن جودة التربة النادرة لن تكون نقية.تمت معالجة هذا في عملية التطهير الجديدة ". يتم بعد ذلك إعادة الرواسب التي تمت إزالتها خلال الدورة في عملية التنقية لإزالة الحديد والألمنيوم والبقايا الأخرى.   قال بيسوباتي: "في عملية التنقية ، نمر بالدورة مرة أخرى ، ونعود إلى الرقم الهيدروجيني 3 أو 3.5 ونبدأ من جديد"."نتخلص من المخلفات الأخرى ببطء ، ربما مرتين أو ثلاث مرات خلال الدورة ، لزيادة نقاء العناصر الأرضية النادرة.في بحثنا السابق ، كنا في درجات تتراوح بين 17٪ و 18٪ ، لذلك يعد هذا إنجازًا كبيرًا ". نقاء المعادن المستخرجة   بالنسبة للعناصر المستهدفة ، تم تحقيق عمليات استرداد أكثر من 99٪ بتصميم حمل إعادة التدوير.في عملية AMD السابقة ، كان تركيز رواسب الكوبالت والمنغنيز 0.85٪ و 23٪ على التوالي.زادت عملية التنقية الجديدة من تركيزاتها إلى 1.3٪ و 43٪.

ووهان ، الصين ، 9 سبتمبر 2022 - سلط عرض أخير من قبل فريق في جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا (HUST) الضوء على إمكانية وجود ليزر متعدد النطاقات المستقر بواسطة عناصر الأرض النادرة (RE).في العمل ، استخدم فريق البحث التنشيط الحراري بمساعدة البوليمر لتصنيع فجوات صغيرة مخدرة باستخدام عوامل كيو عالية الجوهر تتجاوز 108. لم تقدم عملية المنشطات أي تجمعات أيونية واضحة أو فقدان تشتت.عامل Q الجوهري فائق الارتفاع يجعل العملية منصة طبيعية لتحقيق الليزر والمزيد من الظواهر غير الخطية التي تتطلب طاقة منخفضة.   بصرف النظر عن مزايا تطبيقات الليزر ، قد توفر التجويف الصغري عالي الدقة للغاية Q المخدر أيضًا منصة للاستشعار عالي الدقة والذكريات الضوئية والتحقيق في تفاعلات التجويف والمادة والضوء.   تعد الليزرات الدقيقة ذات نطاقات الليزر المتعددة مكونات مهمة في مختلف التطبيقات ، مثل العرض بالألوان الكاملة والاتصالات الضوئية والحوسبة.توفر عناصر الطاقة المتجددة مستويات طاقة وسيطة طويلة العمر وفيرة وانتقالات تكوينية ضرورية للانبعاثات على نطاق واسع من نطاقات الموجات الضوئية. من الممكن توليد ضوء الأشعة فوق البنفسجية العميقة (UV) إلى ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة عن طريق ضخ الفوتونات من خلال التحول إلى أسفل ، لتردد أقل - وتحويل أعلى ، لزيادة الطاقة.على الرغم من أن التحويل إلى الأعلى يوفر مزايا تشمل عمق اختراق أفضل وأضرارًا أقل للتأين ، إلا أنه بشكل عام أكثر صعوبة من التحويل إلى ترس أدنى.يمكن أن يؤدي الجمع بين التبديل إلى الترس المنخفض والتحويل الأعلى إلى توسيع نطاق الطول الموجي للانبعاث لأكبر احتمال.   نظرًا لأن استخدام مصادر الطاقة المتجددة للتحويل يلغي الحاجة إلى ظروف صارمة لمطابقة الطور أو كثافة عالية للمضخة ، فقد تساءل الباحثون عما إذا كان من الممكن إنشاء ليزر متعدد النطاقات عن طريق تعاطي عناصر الطاقة المتجددة في تجويف دقيق للغاية Q دون التقليل من عامل Q الجوهري.   أظهر باحثو HUST في وقت واحد أشعة فوق بنفسجية ومرئية وقريبة من الأشعة تحت الحمراء في درجة حرارة الغرفة.يدعم العمل الاستشعار عالي الدقة والذكريات الضوئية والتحقيق في تفاعلات التجويف والمادة والضوء.بإذن من B. Jiang ، وآخرون ، دوى 10.1117 / 1.AP.4.4.046003.   أظهر باحثو جامعة HUST أشعة الليزر ذات الموجات المستمرة للأشعة فوق البنفسجية والمرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء في درجة حرارة الغرفة.يدعم العمل الاستشعار عالي الدقة والذكريات الضوئية والتحقيق في تفاعلات التجويف والمادة والضوء.بإذن من B. Jiang وآخرون ، دوى 10.1117 / 1.AP.4.4.046003.   عادةً ما يستخدم البحث عن ليزرات التحويل عالي الترتيب مضخة ليزر نابضة في بيئة شديدة البرودة ، والتي تهدف إلى تقليل الضرر الحراري لمواد الكسب وتجويف الرنين.   في العرض التوضيحي الأخير ، حقق فريق HUST ليزر تحويل للأشعة فوق البنفسجية والموجة المستمرة (CW) من عناصر الطاقة المتجددة في درجة حرارة الغرفة.   قام الفريق بتخدير فجوة دقيقة باستخدام الإربيوم والإيتربيوم وضخها باستخدام ليزر CW 975 نانومتر.امتد الليزر الناتج في نطاق طول موجي يبلغ حوالي 1170 نانومتر ، يغطي نطاقات الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR).قدر الفريق أن جميع عتبات الليزر كانت عند مستوى أقل من الملي واط.أظهرت الليزرات الدقيقة ثباتًا جيدًا في الكثافة لأكثر من 190 دقيقة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات العملية.   بالإضافة إلى ذلك ، قد تسمح عناصر الطاقة المتجددة الأخرى - مثل الثوليوم والهولميوم والنيوديميوم - بمخططات ضخ مرنة وأطوال موجات ليزر وفيرة.

المصدر: AZO Mining   تتكون العناصر الأرضية النادرة (REEs) من 17 عنصرًا معدنيًا ، تتكون من 15 لانثانيدات على الجدول الدوري: La ， Ce ， Pr ......... السيريوم هو أكثر العناصر الأرضية النادرة شيوعًا وأكثر وفرة من النحاس أو الرصاص. تم العثور عليها بدلاً من ذلك في أربعة أنواع رئيسية غير شائعة من الصخور.الكربوناتيت ، وهي صخور نارية غير معتادة مشتقة من الصهارة الغنية بالكربونات ، وإعدادات النيران القلوية ، ورواسب طينية امتصاص الأيونات ، ورواسب الغرينيات الحاملة للمونازيت والزينوتيم. منذ أواخر التسعينيات ، سيطرت الصين على إنتاج الطاقة المتجددة ، باستخدام رواسب الطين الخاصة بامتصاص الأيونات ، والمعروفة باسم "طين جنوب الصين". تُستخدم العناصر الأرضية النادرة لجميع أنواع المعدات عالية التقنية ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر ومشغلات DVD والهواتف المحمولة والإضاءة والألياف الضوئية والكاميرات ومكبرات الصوت وحتى المعدات العسكرية ، مثل المحركات النفاثة وأنظمة توجيه الصواريخ والأقمار الصناعية وأجهزة مكافحة -الدفاع الصاروخي. في عام 2010 ، أعلنت الصين أنها ستخفض صادراتها من العناصر الأرضية النادرة لتحقيق ارتفاعها في الطلب ، ولكن أيضًا تحافظ على مركزها المهيمن لتزويد المعدات عالية التقنية لبقية العالم. مشروع التقاط عناصر الأرض النادرة لسماد الجبس الفوسفاتي لذلك ، ابتكر الباحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا نهجًا متعدد المراحل باستخدام الببتيدات المهندسة ، وهي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية يمكنها تحديد العناصر الأرضية النادرة وفصلها بدقة باستخدام غشاء مطور خصيصًا. يقود التصميم النمذجة الحاسوبية ، التي طورتها راشيل جتمان ، المحقق الرئيسي والأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية في كليمسون ، مع المحققين كريستين دوفال وجولي رينر ، لتطوير الجزيئات التي ستلتصق بكيانات كيميائية معينة. تدعي أستاذة الهندسة الكيميائية لورين جرينلي أن: "اليوم ، ما يقدر بنحو 200000 طن من العناصر الأرضية النادرة محاصرون في نفايات الفوسفوجيبس غير المعالجة في فلوريدا وحدها." سيركز المشروع الجديد على استعادتها بطريقة مستدامة وقد يتم طرحه على نطاق أوسع لتحقيق فوائد بيئية واقتصادية. تمويل مشروع المؤسسة الوطنية للعلوم طرق بديلة لاستعادة عناصر الأرض النادرة على الرغم من كونها عملية بسيطة ، إلا أن النض يتطلب كمية كبيرة من الكواشف الكيميائية الخطرة ، لذلك فهو غير مرغوب فيه تجاريًا. طريقة أخرى شائعة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة هي من خلال التعدين الزراعي ، المعروف أيضًا باسم التعدين الإلكتروني ، والذي يتضمن نقل النفايات الإلكترونية ، مثل أجهزة الكمبيوتر القديمة ، والهواتف ، والتلفزيون من مختلف البلدان إلى الصين لاستخراج العناصر الأرضية النادرة. على الرغم من وصفها غالبًا بأنها طريقة مستدامة لإعادة تدوير المواد ، إلا أنها لا تخلو من مجموعة المشاكل الخاصة بها التي لا تزال بحاجة إلى التغلب عليها. مشروع جامعة ولاية بنسلفانيا لديه القدرة على التغلب على بعض المشاكل المرتبطة بأساليب استرداد الطاقة المتجددة التقليدية إذا كان بإمكانه تلبية أهدافه البيئية والاقتصادية.

المصدر: AZO Mining   ما هي عناصر الأرض النادرة وأين وجدت؟ تتكون العناصر الأرضية النادرة (REEs) من 17 عنصرًا معدنيًا ، تتكون من 15 لانثانيدات على الجدول الدوري: La ， Ce ， Pr ......... معظمها ليس نادرًا كما يوحي اسم المجموعة ، ولكن تم تسميته في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، مقارنة بعناصر "الأرض" الأخرى الأكثر شيوعًا مثل الجير والمغنيسيا. السيريوم هو أكثر العناصر الأرضية النادرة شيوعًا وأكثر وفرة من النحاس أو الرصاص. ومع ذلك ، من الناحية الجيولوجية ، نادرًا ما توجد الكيانات الأرضية النادرة في الرواسب المركزة حيث أن طبقات الفحم ، على سبيل المثال ، تجعل التعدين صعبًا اقتصاديًا. تم العثور عليها بدلاً من ذلك في أربعة أنواع رئيسية غير شائعة من الصخور.الكربوناتيت ، وهي صخور نارية غير معتادة مشتقة من الصهارة الغنية بالكربونات ، وإعدادات النيران القلوية ، ورواسب طينية امتصاص الأيونات ، ورواسب الغرينيات الحاملة للمونازيت والزينوتيم. الصين تعدين 95٪ من العناصر الأرضية النادرة لتلبية الطلب على أنماط الحياة عالية التقنية والطاقة المتجددة منذ أواخر التسعينيات ، سيطرت الصين على إنتاج الطاقة المتجددة ، باستخدام رواسب الطين الخاصة بامتصاص الأيونات ، والمعروفة باسم "طين جنوب الصين". من الاقتصادي بالنسبة للصين أن تفعل ذلك لأن رواسب الطين سهلة لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من استخدام الأحماض الضعيفة. تُستخدم العناصر الأرضية النادرة لجميع أنواع المعدات عالية التقنية ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر ومشغلات DVD والهواتف المحمولة والإضاءة والألياف الضوئية والكاميرات ومكبرات الصوت وحتى المعدات العسكرية ، مثل المحركات النفاثة وأنظمة توجيه الصواريخ والأقمار الصناعية وأجهزة مكافحة -الدفاع الصاروخي. يتمثل أحد أهداف اتفاقية باريس للمناخ لعام 2015 في الحد من الاحترار العالمي إلى ما دون 2 درجة مئوية ، ويفضل 1.5 درجة مئوية ، وهي مستويات ما قبل العصر الصناعي.وقد أدى ذلك إلى زيادة الطلب على الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية ، والتي تتطلب أيضًا كيانات اقتصادية تعمل. في عام 2010 ، أعلنت الصين أنها ستخفض صادراتها من العناصر الأرضية النادرة لتحقيق ارتفاعها في الطلب ، ولكن أيضًا تحافظ على مركزها المهيمن لتزويد المعدات عالية التقنية لبقية العالم. تتمتع الصين أيضًا بوضع اقتصادي قوي للتحكم في إمداد العناصر الأرضية النادرة اللازمة للطاقات المتجددة مثل الألواح الشمسية وطاقة الرياح وتوربينات طاقة المد والجزر ، فضلاً عن المركبات الكهربائية. مشروع التقاط عناصر الأرض النادرة لسماد الجبس الفوسفاتي جبس الفوسفات هو منتج ثانوي للأسمدة ويحتوي على عناصر مشعة طبيعية مثل اليورانيوم والثوريوم.لهذا السبب ، يتم تخزينه إلى أجل غير مسمى ، مع ما يرتبط به من مخاطر تلوث التربة والهواء والماء. لذلك ، ابتكر الباحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا نهجًا متعدد المراحل باستخدام الببتيدات المهندسة ، وهي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية يمكنها تحديد العناصر الأرضية النادرة وفصلها بدقة باستخدام غشاء مطور خصيصًا. نظرًا لأن طرق الفصل التقليدية غير كافية ، يهدف المشروع إلى ابتكار تقنيات ومواد وعمليات فصل جديدة. يقود التصميم النمذجة الحاسوبية ، التي طورتها راشيل جتمان ، المحقق الرئيسي والأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية في كليمسون ، مع المحققين كريستين دوفال وجولي رينر ، لتطوير الجزيئات التي ستلتصق بكيانات كيميائية معينة. سوف ينظر جرينلي في كيفية تصرفهم في الماء وسيقومون بتقييم الأثر البيئي والإمكانيات الاقتصادية المختلفة في ظل ظروف التصميم والتشغيل المتغيرة. تدعي أستاذة الهندسة الكيميائية لورين جرينلي أن: "اليوم ، ما يقدر بنحو 200000 طن من العناصر الأرضية النادرة محاصرون في نفايات الفوسفوجيبس غير المعالجة في فلوريدا وحدها." يحدد الفريق أن الاسترداد التقليدي مرتبط بالحواجز البيئية والاقتصادية ، حيث يتم استردادها حاليًا من المواد المركبة ، والتي تتطلب حرق الوقود الأحفوري وهي كثيفة العمالة سيركز المشروع الجديد على استعادتها بطريقة مستدامة وقد يتم طرحه على نطاق أوسع لتحقيق فوائد بيئية واقتصادية. إذا نجح المشروع ، فقد يقلل أيضًا من اعتماد الولايات المتحدة الأمريكية على الصين لتوفير العناصر الأرضية النادرة. تمويل مشروع المؤسسة الوطنية للعلوم يتم تمويل مشروع Penn State REE بمنحة مدتها أربع سنوات قدرها 571،658 دولارًا ، بإجمالي 1.7 مليون دولار ، وهو تعاون مع جامعة كيس ويسترن ريزيرف وجامعة كليمسون. طرق بديلة لاستعادة عناصر الأرض النادرة عادةً ما يتم إجراء استرداد RRE باستخدام عمليات صغيرة النطاق ، عادةً عن طريق الترشيح والاستخراج بالمذيبات. على الرغم من كونها عملية بسيطة ، إلا أن النض يتطلب كمية كبيرة من الكواشف الكيميائية الخطرة ، لذلك فهو غير مرغوب فيه تجاريًا. الاستخلاص بالمذيبات تقنية فعالة ولكنها ليست فعالة للغاية لأنها تتطلب عمالة مكثفة وتستغرق وقتًا طويلاً. طريقة أخرى شائعة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة هي من خلال التعدين الزراعي ، المعروف أيضًا باسم التعدين الإلكتروني ، والذي يتضمن نقل النفايات الإلكترونية ، مثل أجهزة الكمبيوتر القديمة ، والهواتف ، والتلفزيون من مختلف البلدان إلى الصين لاستخراج العناصر الأرضية النادرة. وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة ، تم إنتاج أكثر من 53 مليون طن من النفايات الإلكترونية في عام 2019 ، مع حوالي 57 مليار دولار من المواد الخام التي تحتوي على كائنات كيميائية ومعادن. على الرغم من وصفها غالبًا بأنها طريقة مستدامة لإعادة تدوير المواد ، إلا أنها لا تخلو من مجموعة المشاكل الخاصة بها التي لا تزال بحاجة إلى التغلب عليها. تتطلب الزراعة الزراعية مساحة تخزين كبيرة ، ومحطات إعادة التدوير ، ونفايات مدافن النفايات بعد استعادة العناصر الأرضية النادرة ، وتنطوي على تكاليف النقل ، والتي تتطلب حرق الوقود الأحفوري. مشروع جامعة ولاية بنسلفانيا لديه القدرة على التغلب على بعض المشاكل المرتبطة بأساليب استرداد الطاقة المتجددة التقليدية إذا كان بإمكانه تلبية أهدافه البيئية والاقتصادية.

المصدر: مجلة أوراسيا   يصعب الحصول على العناصر الأرضية النادرة ويصعب إعادة تدويرها ، لكن ومضة من الحدس قادت علماء جامعة رايس إلى حل ممكن.   أفاد مختبر رايس للكيميائي جيمس تور أنه نجح في استخراج العناصر الأرضية النادرة القيمة (REE) من النفايات بعوائد عالية بما يكفي لحل المشكلات للمصنعين مع زيادة أرباحهم.   تم الآن تطبيق عملية تسخين الفلاش جول في المختبر ، والتي تم إدخالها منذ عدة سنوات لإنتاج الجرافين من أي مصدر كربوني صلب ، على ثلاثة مصادر من العناصر الأرضية النادرة - رماد الفحم المتطاير ، وبقايا البوكسيت والنفايات الإلكترونية - لاستعادة المعادن الأرضية النادرة ، والتي تحتوي على الخصائص المغناطيسية والإلكترونية الحاسمة للإلكترونيات الحديثة والتقنيات الخضراء.   يقول الباحثون إن عمليتهم ألطف على البيئة من خلال استخدام طاقة أقل بكثير وتحويل تيار الحمض المستخدم غالبًا لاستعادة العناصر إلى قطرة.   تظهر الدراسة في Science Advances.   العناصر الأرضية النادرة ليست نادرة في الواقع.واحد منهم ، السيريوم ، أكثر وفرة من النحاس ، وكلها أكثر وفرة من الذهب.لكن عناصر اللانثانيد الخمسة عشر هذه ، جنبًا إلى جنب مع الإيتريوم والسكانديوم ، موزعة على نطاق واسع ويصعب استخلاصها من المواد الملغومة.   قال تور: "كانت الولايات المتحدة تنقب عن العناصر الأرضية النادرة ، لكنك تحصل أيضًا على الكثير من العناصر المشعة"."لا يُسمح لك بإعادة ضخ المياه ، ويجب التخلص منها ، وهو أمر مكلف ومشكل.في اليوم الذي تخلصت فيه الولايات المتحدة من كل تعدين الأرض النادرة ، رفعت المصادر الأجنبية سعرها عشرة أضعاف ".   لذلك هناك الكثير من الحوافز لإعادة تدوير ما تم تعدينه بالفعل ، كما قال.يتم تكديس الكثير من ذلك أو دفنه في الرماد المتطاير ، وهو منتج ثانوي لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم.قال "لدينا جبال منها"."بقايا حرق الفحم هي أكاسيد السيليكون والألومنيوم والحديد والكالسيوم التي تشكل الزجاج حول العناصر النزرة ، مما يجعلها صعبة الاستخراج."بقايا البوكسيت ، التي تسمى أحيانًا الطين الأحمر ، هي منتج ثانوي سام لإنتاج الألمنيوم ، في حين أن النفايات الإلكترونية ناتجة عن أجهزة قديمة مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية.   في حين أن الاستخراج الصناعي من هذه النفايات يشتمل عادةً على الترشيح بحمض قوي ، وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً وغير خضراء ، فإن مختبر الأرز يسخن الرماد المتطاير والمواد الأخرى (جنبًا إلى جنب مع أسود الكربون لتعزيز الموصلية) إلى حوالي 3000 درجة مئوية (5432 درجة فهرنهايت) ) في ثانية.تحول هذه العملية النفايات إلى "أنواع العناصر الأرضية النادرة المنشطة" شديدة الذوبان.   قالت تور إن معالجة الرماد المتطاير عن طريق تسخين الجول الفلاشي "يكسر الزجاج الذي يغلف هذه العناصر ويحول فوسفات العناصر الأرضية النادرة إلى أكاسيد معدنية تذوب بسهولة أكبر."تستخدم العمليات الصناعية تركيز 15 مولارًا من حمض النيتريك لاستخراج المواد ؛تستخدم عملية الأرز تركيزًا أكثر اعتدالًا بمقدار 0.1 مولار لحمض الهيدروكلوريك الذي لا يزال ينتج المزيد من المنتجات.   في التجارب التي قادها الباحث ما بعد الدكتوراة والمؤلف الرئيسي Bing Deng ، وجد الباحثون أن الرماد المتطاير للفحم الحار (CFA) الذي يسخن الجول (CFA) قد ضاعف أكثر من ضعف إنتاج معظم العناصر الأرضية النادرة باستخدام حمض خفيف جدًا مقارنة بترشيح CFA غير المعالج في الأحماض القوية.   قال بينغ: "الإستراتيجية عامة بالنسبة للنفايات المختلفة"."لقد أثبتنا أن محاصيل استرداد العناصر الأرضية النادرة قد تحسنت من رماد الفحم المتطاير وبقايا البوكسيت والنفايات الإلكترونية من خلال نفس عملية التنشيط."   قال بينج إن عمومية العملية تجعلها واعدة بشكل خاص ، حيث يتم أيضًا إنتاج ملايين الأطنان من بقايا البوكسيت والنفايات الإلكترونية كل عام.   قال تور: "قررت وزارة الطاقة أن هذه حاجة ملحة يجب حلها"."تخبر عمليتنا الدولة أننا لم نعد نعتمد على التعدين الضار بالبيئة أو المصادر الأجنبية للعناصر الأرضية النادرة."   قدم مختبر Tour's تسخين Flash Joule في عام 2020 لتحويل الفحم وكوك البترول والقمامة إلى جرافين ، وهو شكل من الكربون بسمك ذرة واحدة ، وهي عملية يتم تسويقها الآن.قام المختبر منذ ذلك الحين بتكييف عملية تحويل النفايات البلاستيكية إلى جرافين واستخراج المعادن الثمينة من النفايات الإلكترونية.  

المصدر: Global Mining Review   أنهت شركة General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) مفاوضاتها مع مكتب التصنيع المتقدم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) لتصميم وهندسة المرافق استعدادًا لبناء وتشغيل محطة عرض لفصل ومعالجة العناصر الأرضية النادرة (REE).تتعاون GA-EMS مع Umwelt-und-Ingenieurtechnik GmbH (UIT) التابعة لشركة GA Europe ، وشركة Rare Element Resources ، Ltd (RER) ، و LNV ، وهي شركة Ardurra Group، Inc. لبدء مشروع مدته 40 شهرًا لتصميم وبناء وتشغيل مرفق عرض فصل ومعالجة العناصر الأرضية النادرة في وايومنغ.   صرح سكوت فورني ، رئيس GA-EMS قائلاً: "نتطلع إلى بدء العمل مع الفريق لإحياء هذا المشروع التوضيحي".تعتبر العناصر الأرضية النادرة ضرورية لمجموعة واسعة من التقنيات التي تدعم التطبيقات التجارية والدفاعية ، بما في ذلك المركبات الكهربائية ، والألواح الشمسية ، والألياف الضوئية ، والمغناطيس الدائم عالي القوة.سيوفر هذا المشروع معلومات قيمة فيما يتعلق بتطوير موارد العناصر الأرضية النادرة المحلية وتقنيات الفصل التي لديها القدرة على تحسين عرض العناصر الأرضية النادرة وتوافرها لتلبية الطلب المتزايد. "   أعلنت وزارة الطاقة في وقت سابق من عام 2021 أنها اختارت GA-EMS للتفاوض بشأن جائزة مالية للمشروع.يسمح التأكيد الأخير للجائزة المالية لفريق GA-EMS بالبدء في أعمال التصميم والهندسة استعدادًا لبناء المنشأة وتشغيل المصنع.بمجرد اكتماله ، سيمكن المصنع التجريبي من فصل وتنقية أكاسيد الأرض النادرة المشتقة من خام تمت إزالته من رواسب RER's Bear Lodge في وايومنغ.الهدف الأساسي للمشروع هو إظهار فصل ومعالجة العناصر الأرضية النادرة على نطاق كافٍ لتوفير البيانات والمقاييس التنبؤية للتكلفة والأداء لمرفق فصل ومعالجة على نطاق تجاري متابع

تعني التقنيات الجديدة والتوسع في الكهربة الحاجة المتزايدة لكل من المعادن الشائعة وغير الشائعة ، مثل المعادن الأرضية النادرة.يقع أحد أكبر الودائع في أوروبا في Norra Kärr خارج Gränna   يقول أكسل سيوكفيست ، مؤلف أطروحة دكتوراه جديدة في جامعة جوتنبرج: "يمكن أن تساعد نورا كار في جعل الاتحاد الأوروبي مكتفيًا ذاتيًا في المعادن الأرضية النادرة".   هناك حاجة إلى مصادر موثوقة للمعادن الأرضية النادرة للانتقال بنجاح إلى الطاقة الخضراء ولإنتاج جديد لتوربينات الرياح والسيارات الكهربائية.تُستخدم المعادن الأرضية النادرة في أجهزة مثل الشاشات والمحولات الحفازة والبطاريات والمغناطيس الدائم القوي.   "من المهم التعرف على الأصول الجيولوجية لهذه الأنواع من الصخور وتطورها وتحديد توزيع المعادن الأرضية النادرة بين الأنواع المختلفة من الصخور والمعادن. مع العلم أن هذا يتيح لنا استخدام الموارد بكفاءة ويسهل التنقيب في المستقبل في السويد والعالم ، "يقول أكسل سيوكفيست من قسم علوم الأرض ، جامعة جوتنبرج.   توفر الدراسات في أطروحة Sjöqvist رؤى جديدة حول الأصل الجيولوجي لـ Norra Kärr. "هناك نقص في المصادر الموثوقة للعديد من المعادن والمعادن الضرورية للابتكارات. للوفاء بوعود التحول الأخضر ، يجب أن تكون هناك إمدادات كافية من المعادن المستخدمة في توربينات الرياح والسيارات الكهربائية. يمكن أن تنتج توربينات الرياح المزيد من الكهرباء والسيارات الكهربائية يمكنها القيادة لمسافات أطول بفضل المعادن الأرضية النادرة ، والتي تعد مكونات مهمة في المحركات والمولدات الكهربائية. "   يمثل التعدين واستخراج المعادن أيضًا تحديات للبيئة.وقد أدت خطط استخراج المعادن خارج Gränna إلى احتجاجات بيئية.   "دائمًا ما يؤثر تعدين الموارد على البيئة بطريقة ما. ولا يختفي هذا التأثير عندما نستورد المعادن. وبدلاً من ذلك ، يزداد من منظور بيئي عالمي. للأسف ، لا يمكن نقل الموارد المضمنة في الأساس الصخري. الأمر متروك للأرض ومحكمة البيئة لتقرير ما إذا كان يمكن تنفيذ خطة الشركة الجديدة للتعدين [Accent1] في Norra Kärr بطريقة سليمة بيئيًا ".   اليوم ، يستورد الاتحاد الأوروبي 98-99 في المائة من الطلب على المعادن الأرضية النادرة من الصين.   "هناك ، يتم إنتاجها في ظروف مشكوك فيها لكل من البشر والبيئة. تحتكر الصين سوقًا عالميًا ، مما يسمح لها بالتحكم في كمية هذه المعادن المتوفرة في بقية العالم. ونتيجة لذلك ، لديهم أيضًا عنصر غير مباشر السيطرة على ما إذا كان الاتحاد الأوروبي ينجح في تحقيق وعوده بالاستدامة ".

هناك سببان للتطوير واسع النطاق لخلايا تخزين الطاقة المتقدمة: أولاً ، تحويل نظام النقل من الوقود الأحفوري إلى الكهربة.وقد عزز هذا من تطوير بطاريات الليثيوم أيون.يمكن أن توفر بطاريات الليثيوم أيون الكثير من الطاقة والطاقة ، ويمكن شحنها بسرعة ولها أداء آمن ، مما يجعل تكلفة المركبات الكهربائية (EVS) منافسة لمركبات محرك الاحتراق الداخلي للبنزين (الجليد).   على الرغم من الاعتراف بأهمية الطاقة المتجددة وكهربة النقل ، فإن حصة الوقود الأحفوري في الطاقة المختلطة في العالم ظلت بشكل أساسي دون تغيير في العقد الماضي.وفقًا لـ Ren21 ، استحوذ الوقود الأحفوري على 80.3٪ من استهلاك الطاقة في عام 2009 و 80.2٪ في عام 2019. وخلال هذه الفترة ، زادت "الطاقة المتجددة الآن" فقط من 8.7٪ إلى 11.2٪   يعتبر استهلاك الصين للطاقة متقدمًا كثيرًا في العالم ، كما أن استهلاكها للطاقة أعلى بمقدار الثلثين من استهلاك الولايات المتحدة في المرتبة الثانية.في عام 2019 ، تشتمل بنية الطاقة في الصين على 58٪ من الفحم ، و 20٪ من النفط ، و 8٪ من الغاز الطبيعي ، و 8٪ من الطاقة الكهرومائية ، و 2٪ من الطاقة النووية ، و 5٪ من مصادر الطاقة المتجددة الأخرى ، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية.86٪ من طاقة الصين تأتي من الوقود الأحفوري   أنتج موقع الويب الرأسمالي المرئي Bruno venditti خمسة أيقونات لتصور تحول الطاقة في الصين.تُظهِر الصورتان الأكثر إثارة للاهتمام هيكل الطاقة الشاملة للصين في عام 2025 وما يجب تطويره في عام 2060:     مقارنة بعام 2019 ، سينخفض ​​استخدام الصين للوقود الأحفوري بنسبة 6٪ فقط ، وستزيد طاقة الرياح والطاقة الشمسية والنووية وغيرها من الطاقة المتجددة بنسبة 5٪ فقط.بحلول عام 2060 ، حيث يمثل الوقود الأحفوري 14٪ فقط من إجمالي الطاقة والطاقة النووية والمتجددة التي تمثل 71٪ من نظام الطاقة ، سيتم عكس كل هذا.وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة المتجددة المتقطعة الناتجة عن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تمثل 47٪ من الإجمالي ، وستكون هناك حاجة لتخزين طاقة البطاريات لتحقيق هذه الأهداف.