สถานะการวิจัยปัจจุบันและแนวโน้มของสารเคมีในการแปรรูปแร่ธาตุหายาก

สารเคมีสำหรับการประมวลผลแร่ธาตุหายาก: ตัวรวบรวม สารกด สารตีฟอง และสารชะล้างเพื่อการกู้คืนที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืน

ธาตุหายาก (REE) มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่นหลายประการ ทำให้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานต่างๆ ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงการใช้งานทางทหาร ธาตุหายากได้รับการยอมรับว่าเป็นแร่ธาตุที่จำเป็นโดยประเทศต่างๆ เช่น จีน สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และออสเตรเลีย อย่างไรก็ตาม แร่ธาตุหายากมีมากมายหลากหลายชนิดแต่มีเกรดต่ำ และมักเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับแร่ธาตุแก็งก์ที่คล้ายคลึงกัน การเพิ่มประสิทธิภาพของแร่ธาตุเหล่านี้ต้องอาศัยความก้าวหน้าในรีเอเจนต์การแปรรูปแร่ธาตุเป็นอย่างมาก

บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การใช้ประโยชน์ทรัพยากรแร่ธาตุหายากอย่างมีประสิทธิภาพ โดยสรุปสถานะปัจจุบันของการวิจัยและการพัฒนา สารเคมีลอยตัว สำหรับแร่หายากจากแร่ธาตุ รวมถึงตัวรวบรวม depressants, ตัวกระตุ้น และ เครื่องตีฟองพร้อมกับกลไกการลอยตัวของพวกมัน สารเคมีสำหรับการแยกประโยชน์สำหรับแร่หายากประเภทไอออน รวมถึง ตัวแทนการชะล้าง และสารตกตะกอนยังได้มีการหารือถึง โดยครอบคลุมถึงสถานะการวิจัยและกลไกการชะล้าง นอกจากนี้ สถานะปัจจุบันของ การลอยตัวของแร่ธาตุหายาก นักสะสมได้รับการประเมินและทิศทางการวิจัยในอนาคตสำหรับ การแปรรูปแร่ธาตุหายาก การวิเคราะห์รีเอเจนต์ บทวิจารณ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับบริษัทและผู้เชี่ยวชาญที่ดำเนินธุรกิจด้านการแปรรูปแร่ธาตุหายากและการพัฒนารีเอเจนต์

ฮิต: ความรู้เบื้องต้น

ธาตุหายาก (REEs) ได้แก่ สแกนเดียม อิตเทรียม และแลนทาไนด์ทั้ง 15 ชนิด รวมเป็น 17 ธาตุ ธาตุเหล่านี้แสดงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่นหลากหลาย ทำให้ธาตุเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในภาคส่วนพลเรือนและการทหารต่างๆ รวมถึงอุตสาหกรรมการแพทย์ พลังงาน และการป้องกันประเทศ ธาตุเหล่านี้มักถูกเรียกว่า "วิตามินอุตสาหกรรม" "ธาตุมหัศจรรย์" "ฮอร์โมนการเกษตร" และ "โลหะที่ใช้ในสงคราม" ซึ่งได้รับการยอมรับว่าเป็นแร่ธาตุที่สำคัญโดยประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอเมริกา จีน ญี่ปุ่น ออสเตรเลีย แคนาดา และสหภาพยุโรป ตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS) ณ ปี 2022 ปริมาณสำรองออกไซด์หายาก (REO) ทั่วโลกอยู่ที่ประมาณ 120 ล้านตัน โดยส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในจีน (36.7%) เวียดนาม (18.3%) บราซิล (17.5%) รัสเซีย (17.5%) อินเดีย (5.8%) และออสเตรเลีย (3.3%)

เหมืองแร่ธาตุหายากที่สำคัญของโลก ได้แก่ แหล่งแร่ Bayan Obo, Maoniuping และ Ganzhou ของจีน แหล่งแร่ Mountain Pass ในสหรัฐอเมริกา เหมือง Araxa และ Minasu ในบราซิล แหล่งแร่ Strange Lake ในแคนาดา แหล่งแร่ Mount Weld ในออสเตรเลีย และแหล่งแร่ Zandkopsdrift ในแอฟริกาใต้ นอกจากนี้ มณฑลทางตอนใต้ของจีน เช่น เจียงซี กวางตุ้ง ฝูเจี้ยน และหยุนหนาน เป็นแหล่งแร่หายากที่มีการดูดซับไอออนคุณภาพสูงมากกว่า 170 แห่ง ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งแร่หายากระดับกลางและหนักหลักของโลก

มีการระบุแร่ธาตุหายากมากกว่า 250 ชนิด โดยบาสต์เนไซต์ ((Ce, La)(CO3)F) มอนาไซต์ ((Ce, La)PO4) เซโนไทม์ (YPO4) อิตเทรียไลต์ (Y2FeBe(SiO4)2O2) และเฟอร์กูโซไนต์ (YNbO4) คิดเป็นมากกว่า 95% ของแร่ธาตุหายากทั้งหมด อย่างไรก็ตาม แร่เหล่านี้มักเกี่ยวข้องกับควอตซ์ ฟลูออไรต์ แบริต์ เฟลด์สปาร์ แคลไซต์ และแร่ซิลิเกตแก็งก์อื่นๆ ส่งผลให้ได้แร่คุณภาพต่ำที่แยกได้ยาก ดังนั้น การแยกแร่ธาตุหายากจึงมักต้องใช้การแยกด้วยแรงโน้มถ่วง การแยกด้วยแม่เหล็ก และการแยกด้วยวิธีการลอยตัว เพื่อยกระดับแร่คุณภาพต่ำให้เป็นแร่เข้มข้นระดับการถลุงในอุตสาหกรรม ในกรณีของแร่หายากที่มีการดูดซับไอออน ธาตุหายากจะถูกดูดซับเป็นไอออนบนพื้นผิวแร่หรือภายในชั้นผลึก ซึ่งต้องใช้กระบวนการทางเคมีเพื่อสกัดออกไซด์ของหายาก

ไม่ว่าจะจัดการกับแร่หายากประเภทแร่ธาตุหรือไอออน การใช้รีเอเจนต์การแยกประเภทมีความสำคัญในการกำหนดเกรดของผลิตภัณฑ์ การกู้คืนแร่ธาตุหายาก อัตรา ประสิทธิภาพการผลิต ต้นทุน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

บทความนี้เน้นที่การแยกแร่ธาตุหายากอย่างมีประสิทธิภาพ โดยนำเสนอภาพรวมโดยละเอียดของประเภท กลไก และความคืบหน้าในการวิจัยของรีเอเจนต์การแยกแร่ (ตัวรวบรวม ตัวสร้างฟอง ตัวควบคุม) สำหรับแร่ธาตุหายากจากแร่ธาตุ รวมถึงรีเอเจนต์การแยกแร่ทางเคมี (ตัวชะล้าง ตัวตกตะกอน) สำหรับแร่ธาตุหายากประเภทไอออน นอกจากนี้ บทความนี้ยังนำเสนอแนวทางในอนาคตสำหรับการวิจัยและการพัฒนารีเอเจนต์สำหรับการประมวลผลแร่ธาตุหายาก โดยมุ่งหวังที่จะให้ข้อมูลอ้างอิงสำหรับบริษัทและนักวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการแยกแร่ธาตุหายากหรือการพัฒนารีเอเจนต์ในอุตสาหกรรม

1 นักสะสมลอยน้ำธาตุหายาก

ตัวเก็บรวบรวมมีบทบาทสำคัญในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายากโดยเปลี่ยนคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำบนพื้นผิวของแร่ธาตุเป้าหมาย ทำให้จับกับฟองได้ง่ายขึ้นและปรับปรุงคุณสมบัติการลอยตัวของแร่ธาตุ โดยพิจารณาจากกลุ่มฟังก์ชัน ตัวเก็บรวบรวมสำหรับกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายากสามารถจำแนกได้เป็นกรดไฮดรอกซามิก กรดไขมัน กรดฟอสโฟนิก และรีเอเจนต์อื่นๆ1.1 ตัวเก็บรวบรวมกรดไฮดรอกซามิก

ตัวรวบรวมกรดไฮดรอกซามิกซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 ถือเป็นรีเอเจนต์ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในกระบวนการลอยตัวของธาตุหายาก กรดไฮดรอกซามิกหรือที่เรียกอีกอย่างว่าออกซิมมีอยู่ XNUMX รูปแบบไอโซเมอริก: ออกซิม (โครงสร้างคีโต) และกรดไฮดรอกซามิก (โครงสร้างอีโนล) โดยออกซิมเป็นส่วนใหญ่ ไอโซเมอร์ทั้งสองจะแยกตัวเพื่อสร้างแอนไอออนที่เหมือนกันในระหว่างการลอยตัว

ตัวรวบรวมกรดไฮดรอกซามิกทั่วไปที่ใช้ในการลอยตัวของธาตุหายาก ได้แก่ กรดไฮดรอกซามิกอัลคิล C7-C9, กรด 2-ไฮดรอกซี-3-แนฟโทไฮดรอกซามิก (H205), กรด 1-ไฮดรอกซี-2-แนฟโทไฮดรอกซามิก (H203), กรดไฮดรอกซามิกซาลิไซลิก (L102), กรดไฮดรอกซามิกไซโคลอัลคิล, กรดเบนซิลออกซามิก, กรดไฮดรอกซามิกออกทิลมาโลนิก (OMHA) และผลิตภัณฑ์กรดไฮดรอกซามิกที่ดัดแปลงหรือผสมอื่นๆ เช่น H316 (H205 ที่ดัดแปลง), P8 (กรดไฮดรอกซีแนฟโทไฮดรอกซามิกเป็นหลัก), LF8# (กรดไฮดรอกซีแนฟโทไฮดรอกซามิก 98%) และตัวรวบรวม 103 (กรดไฮดรอกซามิกซาลิไซลิก) แม้ว่ากรดไฮดรอกซามิกจะแสดงความสามารถในการคัดเลือกธาตุหายากได้ดี แต่กรดเหล่านี้มักต้องใช้ความร้อนระหว่างการลอยตัว ซึ่งทำให้ต้นทุนพลังงานสูงขึ้น และการสังเคราะห์กรดเหล่านี้ยังมีราคาแพงอีกด้วย

1.2 ตัวรวบรวมกรดไขมัน

ตัวรวบรวมกรดไขมันถูกนำมาใช้ในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายากตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เมื่อกรดโอเลอิกถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จใน Mountain Pass ในสหรัฐอเมริกา ในประเทศจีน การศึกษาเชิงระบบเกี่ยวกับการใช้กรดโอเลอิกและสบู่พาราฟินออกซิไดซ์ในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายากเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1960

ตัวรวบรวมกรดไขมันได้มาจากน้ำมันพืชหรือน้ำมันสัตว์ตามธรรมชาติ โดยทั่วไปประกอบด้วยส่วนผสมของกรดคาร์บอกซิลิกอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว C10-C20 หรือเกลือ รีเอเจนต์ทั่วไป ได้แก่ กรดโอเลอิก โซเดียมโอเลเอต น้ำมันทอลล์ สบู่พาราฟินออกซิไดซ์ น้ำมันผลแบคคัส พาทาเลต กรดแนฟเทนิก และอนุพันธ์ปิโตรเลียมออกซิไดซ์ อย่างไรก็ตาม ตัวรวบรวมกรดไขมันมีความเลือกสรรที่ต่ำกว่าสำหรับแร่ธาตุหายาก และมักต้องเติมสารกดประสาทและปรับอุณหภูมิเพื่อให้แยกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เชื่อกันว่าการทำให้แร่ธาตุหายากลอยตัวโดยใช้กรดไขมันเกี่ยวข้องกับการรวมกันของการดูดซับทางกายภาพ การดูดซับทางเคมี และปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิว

1.3 ตัวเก็บกรดฟอสโฟนิก

ตัวรวบรวมกรดฟอสโฟนิก (—P=O) และฟอสโฟเนต (—O—P=O) แสดงให้เห็นประสิทธิภาพการลอยตัวที่ดีกว่าสำหรับแร่โลหะเมื่อเปรียบเทียบกับตัวรวบรวมไฮดรอกซามิกและกรดไขมัน อย่างไรก็ตาม ตัวรวบรวมกรดฟอสโฟนิกโดยทั่วไปจะมีการคัดเลือกที่ต่ำกว่า

ตัวรวบรวมกรดฟอสโฟนิกที่ใช้ในปัจจุบันในการทำการแยกโมเลกุลด้วยลอยตัวของแร่ธาตุหายาก ได้แก่ กรดสไตรีนฟอสโฟนิก กรดพี-โทลูอีนฟอสโฟนิก กรดเบนซิลฟอสโฟนิก กรดอัลฟาไฮดรอกซีเบนซิลฟอสโฟนิก และผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ เช่น P538 และฟลอตินอร์ 1682

1.4 นักสะสมอื่น ๆ

นอกจากกรดไฮดรอกซามิก กรดไขมัน และกรดฟอสโฟนิกแล้ว ยังมีการสำรวจตัวเก็บรวบรวมใหม่ๆ มากมายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและการคัดเลือกของแร่ธาตุหายาก ซึ่งรวมถึงซัลโฟเนต ไทโอฟอสเฟต และเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี

• ซัลโฟเนต:มีรายงานว่าซัลโฟเนตแสดงให้เห็นถึงการคัดเลือกและประสิทธิภาพที่ดีในกระบวนการลอยตัว แต่การนำไปใช้ในกระบวนการลอยตัวแร่ธาตุหายากยังคงอยู่ในระยะเริ่มต้น

• ไทโอฟอสเฟต:นักสะสมเหล่านี้มักใช้ในการลอยแร่ซัลไฟด์ แต่การวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้งานในการลอยแร่หายากยังคงดำเนินต่อไป

• เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี:สารประกอบเหล่านี้ได้รับการสำรวจถึงความสามารถในการลอยแร่ที่ไม่ใช่ซัลไฟด์ และมีรายงานว่าประสบความสำเร็จบางส่วนในการลอยแร่หายาก สารประกอบเหล่านี้ทำงานผ่านการดึงดูดไฟฟ้าสถิตกับพื้นผิวแร่ที่มีประจุลบ

นักวิจัยกำลังทดลองกับสารเคมีใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการลอยตัวแร่ธาตุหายาก โดยเน้นทั้งการปรับปรุงอัตราการกู้คืนและการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของสารเคมีเหล่านี้

สารกดประสาท 2 ชนิดสำหรับการแยกแร่ธาตุหายาก

สารกดประสาทมีความจำเป็นในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายากเพื่อยับยั้งแร่ธาตุแก็งก์อย่างเลือกสรร จึงช่วยปรับปรุงการคัดเลือกและผลผลิตของแร่ธาตุหายากเป้าหมาย แร่ธาตุแก็งก์หลักที่เกี่ยวข้องกับแร่หายาก เช่น ควอตซ์ แคลไซต์ และแบริต์ มักแสดงพฤติกรรมการลอยตัวที่คล้ายคลึงกัน ทำให้การยับยั้งการคัดเลือกมีความสำคัญอย่างยิ่ง

สารกดประสาททั่วไปในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายาก ได้แก่ แก้วน้ำ (โซเดียมซิลิเกต) โซเดียมฟลูออไรด์ แทนนิน และแป้ง

2.1 โซเดียมซิลิเกต (แก้วน้ำ)

โซเดียมซิลิเกตซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าแก้วน้ำ เป็นสารกดทับที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดชนิดหนึ่งในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายาก ใช้เพื่อยับยั้งแร่ซิลิเกต เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ กลไกการยับยั้งของโซเดียมซิลิเกตนั้นโดยทั่วไปมักเกิดจากการก่อตัวของชั้นซิลิกาบนพื้นผิวของแร่แก็งก์ ซึ่งป้องกันการดูดซับของตัวสะสม

แก้วน้ำเป็นสารกดประสาทที่มีประสิทธิภาพและราคาถูก แต่ประสิทธิภาพของสารนี้อาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ค่า pH ความเข้มข้นของไอออน และปริมาณของสารเคมี นักวิจัยกำลังศึกษาซิลิเกตที่ดัดแปลงและสารเคมีเติมแต่งอื่นๆ เพื่อปรับปรุงการคัดเลือกแก้วน้ำ

2.2 โซเดียมฟลูออไรด์

โซเดียมฟลูออไรด์ใช้ในการกดแคลไซต์ในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายาก ผลการกดแคลไซต์ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาระหว่างไอออนฟลูออไรด์และไอออนแคลเซียม ซึ่งก่อให้เกิดฟิล์มแคลเซียมฟลูออไรด์ที่ไม่ละลายน้ำบนพื้นผิวแร่ธาตุ ซึ่งป้องกันการดูดซับของตัวรวบรวม

อย่างไรก็ตาม โซเดียมฟลูออไรด์เป็นสารพิษร้ายแรง และการใช้สารดังกล่าวอาจก่อให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย ดังนั้น นักวิจัยจึงพยายามค้นหาทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าอย่างจริงจัง

2.3 แทนนินและแป้ง

แทนนินและแป้งเป็นตัวอย่างของสารกดประสาทอินทรีย์ที่ใช้ในการลอยตัวของแร่ธาตุหายาก แทนนินซึ่งได้มาจากวัสดุจากพืชใช้กดประสาทแร่แก็งก์ เช่น แบริต์และฟลูออไรต์ กลไกของสารกดประสาทเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเกิดสารเชิงซ้อนกับไอออนของโลหะบนพื้นผิวแร่ ซึ่งจะลดการเกาะติดของตัวสะสม

โดยทั่วไปแป้งจะใช้เป็นสารกดฤทธิ์เฮมาไทต์และแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กอื่นๆ ในการทำให้แร่ธาตุหายากลอยตัว ปฏิกิริยาระหว่างแป้งและแร่ธาตุโดยทั่วไปจะเป็นทางกายภาพ โดยโมเลกุลของแป้งจะดูดซับบนพื้นผิวของแร่ธาตุ ทำให้ตัวรวบรวมไม่สามารถทำหน้าที่ได้

2.4 สารกดประสาทชนิดใหม่

การพัฒนาสารกดประสาทชนิดใหม่เป็นสาขาการวิจัยที่ดำเนินการอย่างต่อเนื่องในด้านการแยกสารออกจากกันของธาตุหายาก สารใหม่เหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงการคัดเลือกและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากกระบวนการแยกสารออกจากกัน ตัวอย่างของการพัฒนาล่าสุด ได้แก่ แป้งดัดแปลง โพลิเมอร์สังเคราะห์ และสารกดประสาทอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

เครื่องตีฟอง 3 เครื่องสำหรับการแยกแร่ธาตุหายาก

เครื่องทำฟองมีบทบาทสำคัญในการสร้างฟองที่เสถียรในเซลล์การแยกแร่แรร์เอิร์ธ ทำให้สามารถแยกแร่ธาตุแรร์เอิร์ธออกจากวัสดุแก็งก์ได้ เครื่องทำฟองมีอิทธิพลต่อขนาดของฟอง ความเสถียรของฟอง และจลนพลศาสตร์ของการแยกแร่ เครื่องทำฟองที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในการแยกแร่แรร์เอิร์ธคือรีเอเจนต์ที่ใช้แอลกอฮอล์และอีเธอร์เป็นฐาน

3.1 เครื่องตีฟองแบบใช้แอลกอฮอล์

เครื่องตีฟองที่ทำจากแอลกอฮอล์ เช่น เมทิลไอโซบิวทิลคาร์บินอล (MIBC) และน้ำมันสน ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำให้ลอยตัวของแร่ธาตุ รวมถึงการทำให้ลอยตัวของแร่ธาตุหายาก เครื่องตีฟองเหล่านี้ช่วยสร้างฟองอากาศขนาดเล็กที่เสถียร ซึ่งช่วยเพิ่มการลอยตัวของอนุภาคละเอียด

เครื่องตีฟองที่ทำจากแอลกอฮอล์นั้นมีราคาค่อนข้างถูกและมีประสิทธิภาพ แต่ประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ค่า pH ส่วนประกอบแร่ธาตุ และปฏิกิริยาของรีเอเจนต์

3.2 เครื่องตีฟองแบบใช้อีเธอร์

เครื่องทำฟองที่ทำจากอีเธอร์ เช่น อีเธอร์โพลีโพรพิลีนไกลคอล (เช่น DF-250) มักใช้ในกระบวนการลอยตัวของแร่ธาตุหายาก เครื่องทำฟองประเภทนี้มักผลิตฟองที่ละเอียดกว่าและฟองที่เสถียรกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องทำฟองที่ทำจากแอลกอฮอล์ อย่างไรก็ตาม เครื่องทำฟองที่ทำจากอีเธอร์อาจมีราคาแพงกว่าและอาจต้องควบคุมปริมาณการใช้ให้แม่นยำ

3.3 เครื่องตีฟองนมแบบใหม่

การวิจัยเกี่ยวกับเครื่องตีฟองชนิดใหม่สำหรับการแยกแร่ธาตุหายากมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงการคัดเลือกและความเสถียรของฟองในขณะที่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งรวมถึงเครื่องตีฟองที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเครื่องตีฟองที่มีความต้านทานต่อน้ำมันและสารปนเปื้อนอื่นๆ ในสารละลายการแยกแร่ธาตุหายากได้ดีขึ้น

4 รีเอเจนต์การชะล้างสำหรับการดูดซับไอออนของแร่หายาก

แร่หายากที่ดูดซับไอออนนั้นมีความพิเศษตรงที่ธาตุหายากจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของแร่ดินเหนียวแทนที่จะถูกกักไว้ในโครงสร้างแร่ โดยทั่วไปแร่เหล่านี้จะได้รับการประมวลผลโดยใช้การชะล้างแทนการทำให้ลอยตัว สารชะล้างมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้โดยการดูดซับไอออนของธาตุหายากออกจากพื้นผิวดินเหนียว

4.1 การชะล้างแอมโมเนียมซัลเฟต

แอมโมเนียมซัลเฟตเป็นสารชะล้างที่ใช้กันทั่วไปที่สุดในการดูดซับไอออนของแร่หายาก ไอออนแอมโมเนียมในสารละลายจะแลกเปลี่ยนกับไอออนของแร่หายากบนพื้นผิวของแร่ดินเหนียว ทำให้ไอออนเหล่านี้ถูกปลดปล่อยออกมาในสารละลาย วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนค่อนข้างต่ำและเรียบง่าย

อย่างไรก็ตาม การชะล้างแอมโมเนียมซัลเฟตอาจทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของมลพิษจากไอออนแอมโมเนียม กำลังมีการพยายามพัฒนาทางเลือกอื่นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

4.2 การชะล้างโซเดียมคลอไรด์และแมกนีเซียมซัลเฟต

โซเดียมคลอไรด์และแมกนีเซียมซัลเฟตได้รับการศึกษาวิจัยเพื่อใช้ทดแทนแอมโมเนียมซัลเฟต รีเอเจนต์เหล่านี้ทำงานผ่านกลไกการแลกเปลี่ยนไอออนที่คล้ายกัน แต่มีข้อได้เปรียบคือเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม รีเอเจนต์เหล่านี้มักมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในแง่ของอัตราการฟื้นฟู และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับให้การใช้รีเอเจนต์เหล่านี้เหมาะสมที่สุด

4.3 สารชะล้างอินทรีย์

สารชะล้างอินทรีย์ เช่น กรดซิตริกและ EDTA กำลังถูกพิจารณาให้เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนสารชะล้างอนินทรีย์แบบเดิม สารอินทรีย์เหล่านี้สามารถจับไอออนของธาตุหายากได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สกัดจากแร่ได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของสารชะล้างเหล่านี้เป็นปัจจัยจำกัดที่ทำให้สารชะล้างเหล่านี้ไม่แพร่หลาย

5 ตัวตกตะกอนสำหรับการดูดซับไอออนของแร่หายาก

เมื่อไอออนของแรร์เอิร์ธถูกชะล้างลงในสารละลายแล้ว จำเป็นต้องตกตะกอนและกู้คืนไอออนเหล่านั้น สารตกตะกอนใช้เพื่อสร้างสารประกอบแรร์เอิร์ธที่สามารถแยกออกจากสารละลายที่ชะล้างได้

5.1 แอมโมเนียมไบคาร์บอเนต

แอมโมเนียมไบคาร์บอเนตมักใช้ในการตกตะกอนไอออนของแรร์เอิร์ธจากสารละลายสกัดในรูปของแรร์เอิร์ธคาร์บอเนต รีเอเจนต์นี้มีประสิทธิภาพและมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ แต่สามารถผลิตน้ำเสียที่มีแอมโมเนียมในปริมาณมากได้ ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายต่อสิ่งแวดล้อม

5.2 กรดออกซาลิก

กรดออกซาลิกใช้กันอย่างแพร่หลายในการตกตะกอนธาตุหายากในรูปของออกซาเลตของธาตุหายาก ซึ่งสามารถนำไปเผาเพื่อผลิตออกไซด์ของธาตุหายากได้ กรดออกซาลิกมีประสิทธิภาพสูงแต่มีราคาแพงกว่าแอมโมเนียมไบคาร์บอเนต นอกจากนี้ การจัดการกรดออกซาลิกยังต้องใช้มาตรการด้านความปลอดภัยอย่างระมัดระวังเนื่องจากมีความเป็นพิษ

5.3 สารเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่

การวิจัยกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาสารตกตะกอนที่มีความเฉพาะเจาะจงมากขึ้นและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการกู้คืนแร่ธาตุหายาก ได้แก่ กรดอินทรีย์ สารรีเอเจนต์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ และเรซินแลกเปลี่ยนไอออน

6 ทิศทางและแนวโน้มในอนาคต

อนาคตของสารเคมีสำหรับการประมวลผลแร่ธาตุหายากอยู่ที่การพัฒนาสารเคมีที่มีความเฉพาะเจาะจงมากขึ้น มีประสิทธิภาพมากขึ้น และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พื้นที่สำคัญสำหรับการวิจัยในอนาคต ได้แก่:

• การพัฒนาสารเคมีสีเขียว:ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการใช้สารเคมีแบบลอยตัวและแบบชะล้างเป็นปัญหาสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของการแปรรูปแร่ธาตุหายาก มีความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นในการพัฒนาสารเคมีที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและไม่เป็นพิษ ซึ่งสามารถทดแทนสารเคมีแบบดั้งเดิม เช่น แอมโมเนียมซัลเฟตและกรดออกซาลิก

• การปรับปรุงในการเลือกสรร:จำเป็นต้องมีตัวรวบรวม สารกดประสาท และเครื่องตีฟองชนิดใหม่เพื่อปรับปรุงการคัดเลือกของการแยกแร่หายาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแร่เกรดต่ำและแร่ที่ซับซ้อน ซึ่งรวมถึงการสำรวจโครงสร้างโมเลกุลใหม่และการดัดแปลงรีเอเจนต์ที่มีอยู่

• ลดต้นทุน:ต้นทุนที่สูงของสารเคมีสำหรับการประมวลผลธาตุหายากบางชนิด โดยเฉพาะกรดไฮดรอกซามิกและกรดฟอสโฟนิก เป็นปัจจัยจำกัดการใช้งานอย่างแพร่หลาย การวิจัยในอนาคตควรเน้นที่การสังเคราะห์ทางเลือกที่ราคาถูกลงหรือการปรับปรุงประสิทธิภาพของสารเคมีที่มีอยู่เพื่อลดความต้องการปริมาณยา

• ความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม:ด้วยกฎระเบียบที่เพิ่มมากขึ้นทั่วโลกที่มุ่งลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมือง การพัฒนาเทคโนโลยีการแปรรูปแร่ธาตุหายากที่ยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมจึงมีความสำคัญมากขึ้น ซึ่งรวมถึงการลดการใช้สารเคมีที่เป็นอันตรายและการลดการเกิดของเสียและมลพิษ

โดยสรุป การแปรรูปแร่ธาตุหายากนั้นขึ้นอยู่กับการใช้สารเคมีเป็นอย่างมาก และการวิจัยอย่างต่อเนื่องถือเป็นสิ่งจำเป็นในการปรับปรุงประสิทธิภาพ การคัดเลือก และความยั่งยืนของสารเคมีเหล่านี้ การพัฒนาสารเคมีใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นจะเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอนาคตของการเพิ่มคุณค่าแร่ธาตุหายาก เนื่องจากความต้องการแร่ธาตุที่สำคัญเหล่านี้ทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง