蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)新加工方法，可以更容易地從采礦礦石和回收材料中分離稀有金屬，以緩解材料短缺問題。在手機(jī)和汽車等使用的電池中，這些金屬材料必不可少。

（圖片來源：MIT）

研究人員在硫化過程中進(jìn)行選擇性調(diào)整，以將稀有金屬從混合金屬材料中分離出來，例如鋰離子電池中的鈷。該加工技術(shù)可以使金屬保持固態(tài)形式，無需溶解材料，即可進(jìn)行分離。相比之下，傳統(tǒng)的液體分離方法成本較高，而且耗能很大。研究人員針對56種元素開發(fā)加工條件，并在15種元素上測試了這些條件。這種硫化法將從混合金屬氧化物中分離金屬的資本成本降低了65-95%。與傳統(tǒng)液體分離方法，采用選擇性加工，可以減少60-90%的溫室氣體排放。

這些發(fā)現(xiàn)有助于緩解對鈷、鋰和稀土等稀有金屬日益增長的需求，這些稀有金屬可用于電動汽車、太陽能電池和發(fā)電風(fēng)車等清潔能源產(chǎn)品。據(jù)國際能源署（International Energy Agency）2021年報告，自2010年以來，隨著使用這些金屬的可再生能源技術(shù)擴(kuò)大覆蓋范圍，每單位發(fā)電能力所需的平均礦物量增加了50%。

十多年來，該團(tuán)隊一直在研究使用硫化物材料，開發(fā)新的電化學(xué)金屬生產(chǎn)路線。硫化物是常見的材料，麻省理工學(xué)院的研究人員在極端條件下對其進(jìn)行試驗，比如高達(dá)800到3000華氏度的溫度。在合成高溫硫化物材料以支持電化學(xué)生產(chǎn)的過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)可以非常有選擇性地控制所制造的產(chǎn)品，然后意識到“也許有機(jī)會進(jìn)行選擇性地分離?！?/p>

研究人員利用化學(xué)反應(yīng)，使含有金屬氧化物混合物的材料發(fā)生反應(yīng)，形成新的金屬硫化合物或硫化物。通過改變溫度、氣壓和反應(yīng)過程中的碳添加等因素，研究人員發(fā)現(xiàn)，可以選擇性地制造各種固體硫化物，而這些固體可以通過各種方法進(jìn)行物理分離，包括粉碎材料并對大小不同的硫化物進(jìn)行分選，或者使用磁鐵將不同的硫化物分離開來。

目前分離稀有金屬的方法，大量依賴于能源、水、酸和有機(jī)溶劑，都會對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。研究人員Caspar Stinn表示：“我們致力于使用豐富、經(jīng)濟(jì)、容易獲得的材料進(jìn)行可持續(xù)性材料分離，現(xiàn)已將硫和硫化物納入這一領(lǐng)域?！?/p>

研究人員通過選擇性硫化，分離鋰離子電池中的重要金屬，如鈷；還將這種技術(shù)用于從稀土硼磁體中分離鏑，或?qū)⑵鋸姆尖嫷V等采礦礦物中獲得的典型氧化物混合物中分離出來。通過硫化分離材料的好處之一是，許多現(xiàn)有技術(shù)和工藝基礎(chǔ)設(shè)施可以得到利用。在現(xiàn)有的反應(yīng)器類型和設(shè)備上應(yīng)用新條件和新的化學(xué)成分。

下一步是證明該工藝可用于大量處理原材料，例如從稀土采礦流中分離16種元素。研究人員建造了一個每天可以處理大約10公斤原材料的反應(yīng)器，并正在與幾家公司進(jìn)行對話。這項研究得到美國能源部和美國國家科學(xué)基金會的支持。

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