PDF Basket
Sjeldne jordartselementer (Rare earth elements, REEs) brukes i et bredt produktspekter som optiske linser og magneter, samt i prosesser som keramikk, metallurgi og polering. Men siden Europa for tiden ikke produserer disse mineralene, er det avhengig av import, hovedsakelig fra Kina.
For å bidra til å øke europeisk selvforsyning, utviklet SecREETs metoder for å utvinne sjeldne jordartsmetaller fra fosfatbergartene som brukes i gjødselproduksjon. REE-ene ble utskilt ved en kromatografisk metode før elektrolyse av smeltet salt ble utført for å produsere sjeldne jordartsmetaller for magneter.
«Å utvinne REE-er med praktisk talt ingen ekstra miljøfotavtrykk gir et svært bærekraftig alternativ til ny gruvedrift», sier Arne Petter Ratvik, koordinator for det EU-finansierte prosjektet og seniorforsker ved SINTEF, en av Europas største uavhengige forskningsorganisasjoner.
«Det avgjørende er at SecREEts-separasjonsprosessene i betydelig grad kan bidra til den sirkulære økonomien ettersom de kan tas i bruk for andre fôrkilder som inneholder REE. Inkludert sekundærressurser som utrangerte magneter og elektronisk avfall," legger Ratvik til.
REE-utvinning
Fosfatbergartene brukt i gjødselproduksjon inneholder vanligvis 0,3 % til 1 % REE. Men når gjødselen produseres ved hjelp av nitrofosfatprosessen, havner disse REE-ene i den ferdige gjødselen, der de ikke har noen verdi. SecREEts utviklet en prosess for å utvinne sjeldne jordarter direkte fra denne prosessen.
Mens den blandede syreprosessen er den mer vanlige ruten for å produsere gjødsel, ender REE-ene i en hale med gips og radioaktive elementer, noe som gjør dem vanskeligere å utskille.
«Nitrofosfatprosessen er overlegen for å få tak i REE fordi de kan utvinnes direkte i eksisterende anlegg, ved ganske enkelt å introdusere et ekstra trinn», forklarer Ratvik.
SecREEts har gjennomført tre vellykkede piloter. I den første ble REE utvunnet rett fra gjødselprosessen i anlegget til prosjektpartneren Yara, som bruker rundt 650 000 tonn fosfatbergarter årlig. REE-konsentrat ble ekstrahert fra den fosfatrike løsningen, kjent som moderlut, ved bruk av utfellingsteknikker.
Konsentratet ble sendt til REEtec, der individuelle sjeldne jordartsoksider med høy renhet (REO-er) ble utskilt ved hjelp av en ny kromatografisk prosess. Dette er mer miljøvennlig enn eksisterende løsningsmiddel-løsningsmiddelekstraksjonsmetoder.
REO-ene ble deretter sendt til spesialistingeniører ved Less Common Metals for å produsere metaller ved hjelp av en fluoridbasert elektrolyseprosess ved 1 050 °C til 1 100 °C. Det resulterende metallet ble deretter legert og strimmelstøpt for høyytelses magnetproduksjon.
«Magneter med høy styrke er kritiske for den europeiske økonomien i bruksområder som elektriske kjøretøy, industrimotorer og vindturbiner», forklarer Ratvik. Kvaliteten på magnetlegeringene ble validert av magnetprodusenten Vacuumschmelze.
SecREEts’ modulære prosess kan brukes av alle gjødselprodusenter som bruker nitrofosfatprosessen.
Filtreringsmuligheter og -trusler
Med EU-Kommisjonens kommende Critical Raw Materials Act som tar sikte på å sørge for REE-forsyning, er disse innovasjonene betimelige.
Europa har faktisk flere store REE-forekomster – spesielt Fen-området i Norge og nylig oppdagede forekomster i Kiruna i Sverige, men forsyningsutfordringene gjenstår.
«Å gå fra å utforske mineralforekomster til å utvinne dem, er kostbart, og lisensen kan ta 10 til 15 år,» sier Ratvik. «Prosessen vår tilbyr et levedyktig og raskere alternativ.»
Prosjektpartner REEtec har kunngjort sin ambisjon om å være først i Europa med å produsere REO-er med høy renhet i industriell skala, etter å ha hentet inn nødvendig kapital med LKAB som største aksjonær. RE-konsentratet vil imidlertid i utgangspunktet komme fra en kanadisk gruve på grunn av gjeldende europeiske begrensninger på tilgjengelighet av gjødsel.
«Kinesiske planer om å fokusere mer produksjon på ferdige produkter kan forstyrre europeisk forsyning og produksjon, så vi bør utforske flere verdikjeder for en pålitelig forsyning av kritiske materialer», avslutter Ratvik.
I mellomtiden fortsetter Ratvik å utnytte SecREEts-prosessene for REE-gjenoppretting, og bidrar til prosjekter som jobber for å oppnå Europas grønne omstilling, slik som det EU-finansierte REEPRODUCE-prosjektet.