Utilizzo dell'anidride carbonica per recuperare minerali più critici

NevadaOggi

I rappresentanti dell'ARPA-E, tra cui il direttore del programma Douglas Wicks, hanno incontrato gli studenti dell'Università del Nevada, a Reno.

Il professor Pengbo Chu delle miniere d'oro del Nevada del Dipartimento di ingegneria mineraria e metallurgica ha recentemente ricevuto una sovvenzione dall'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata - Energia (ARPA-E) all'interno del Dipartimento dell'Energia. La sovvenzione faceva parte del programma Mining Innovations for Negative Emissions (MINER) guidato dal direttore del programma Douglas Wicks. Gli obiettivi del programma MINER includono l’uso del dissoide di carbonio per ridurre l’energia di lavorazione dei minerali (comminuzione), aumentare la resa minerale critica e ridurre le perdite di residui di minerali.

"Gli Stati Uniti sono molto fortunati ad avere un minerale di terre rare di altissima qualità", ha detto Chu.

Il progetto incorporerà la carbonatazione minerale per sviluppare nuovi flussi di lavoro e metodologie per il recupero di più minerali delle terre rare. I minerali critici sono minerali che verranno utilizzati in diverse tecnologie di decarbonizzazione.

Il processo proposto da Chu inizia con rulli di macinazione ad alta pressione, che scompongono meccanicamente il materiale da rocce più grandi, delle dimensioni di un pallone da basket, a rocce delle dimensioni di una ciliegia. I rulli di macinazione ad alta pressione risparmiano già fino al 50% di energia di frantumazione rispetto alle tecnologie di frantumazione più comunemente utilizzate. Dopo che le rocce sono state ridotte, i minerali passeranno attraverso lo smistamento a trasmissione di raggi X, che determina la densità di rocce diverse. Poiché i minerali delle terre rare tendono ad essere più densi, la roccia ricca di tali minerali viene selezionata in un modo in un processo esistente, mentre il materiale meno denso viene selezionato in un altro modo. Il materiale meno denso viene lavorato chimicamente attraverso un processo di carbonatazione, che utilizza anidride carbonica pressurizzata per convertire i minerali silicati in minerali carbonatici, ammorbidendoli.

Dopo aver subito un processo di carbonatazione, il materiale ammorbidito passa attraverso un altro processo meccanico, un mulino a sfere. L'ammorbidimento del materiale fa sì che il mulino a sfere non richieda tanta energia per lavorare il materiale. Inoltre, è più semplice controllare le dimensioni del prodotto, il che è importante per la fase successiva della lavorazione, la flottazione con schiuma. Una volta che il materiale passa attraverso il mulino a sfere, gli elementi delle terre rare vengono esposti e possono essere recuperati attraverso processi consolidati di flottazione della schiuma.

"C'è un punto debole affinché la flottazione funzioni", ha detto Chu, riferendosi alle dimensioni del prodotto. Se le particelle di roccia sono troppo grandi o troppo piccole, la flottazione con schiuma non funziona altrettanto bene per estrarre il materiale di interesse.

L'applicazione della carbonatazione minerale per ammorbidire la roccia presenta un nuovo approccio per controllare la dimensione della roccia durante la sminuzzamento. Si prevede che il nuovo approccio non solo riduca l'attuale consumo di energia durante la lavorazione dei minerali, ma renda anche il processo negativo in termini di carbonio. Sebbene Chu si aspetti che questo processo massimizzi la produzione, proverà diversi flussi di lavoro che riordinano alcuni processi per determinare quale metodo recupera il la maggior parte del materiale utilizzando la minima energia. Il processo può essere utilizzato anche per recuperare materiale dagli sterili di scarto, che possono contenere elevate concentrazioni di elementi delle terre rare.

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Il mese scorso, il direttore del programma ARPA-E Wicks e il suo team hanno visitato l'Università e le aziende con cui Chu sta collaborando a questa ricerca. Chu non vede l'ora di lavorare con APRA-E, i partner del settore e l'Ufficio di ricerca e innovazione dell'Università per brevettare eventualmente i nuovi processi e aiutarli a diffondersi nel settore, contribuendo a rendere più ecologico il processo di estrazione dei minerali.

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