Marshallton被授予CMI稀土元素分离技术

一项用于稀土元素化学分离的新技术已被授权给马歇尔顿研究实验室（Marshallton Research Laboratories），这是一家位于北卡罗来纳州的有机化学品制造商，为一系列行业提供服务。

该技术由能源部关键材料研究所（Critical Materials Institute, CMI）的橡树岭国家实验室和爱达荷国家实验室（Oak Ridge National Laboratory and Idaho National Laboratory）的科学家开发，为如何低成本地分离需求的稀土元素提供了见解，这可能会改变该行业，使美国的生产商受益。

稀土元素（REEs） - 一组17种金属元素，包括15种镧系元素加上钇和钪的独特电子特性使它们对生产电子、光学技术、合金和高性能磁体至关重要。这些强大的永久磁铁对清洁能源技术和国防应用至关重要。

单独的稀土元素在地壳中不存在可开采的浓度，而是自然地矿化在一起，必须进行化学分离才能用于技术应用。它们在物理和化学上的相似性使它们极难分离，而且成本很高，同时会产生大量的废物。提取和分离用于技术应用的稀有金属主要是在海外，主要是在中国。

为了满足对这些材料日益增长的需求，并限制国家对外国资源的依赖，ORNL和INL的科学家们在CMI（由艾姆斯实验室领导的能源部能源创新中心）的旗帜下工作，运用他们在化学合成、分离和工程方面的专业知识，设计和生产基于二甘醇酰胺（DGA）配体的新萃取剂，以及超越现有技术的分离镧系物的相应工艺。

REEs在商业上使用液-液萃取进行分离，液-液萃取使用配体，由碳、氢、氧和氮原子组成的有机分子作为萃取剂，选择性地结合REE离子。含有萃取剂的油性溶剂与富含REE的水溶液剧烈混合，然后让其以与沙拉酱中的油和醋相同的方式分离。

在Marshallton的稀土元素分离技术中，REEs被转移到有机溶剂中，与萃取剂分子形成复合物。DGAs对离子半径较小的镧系元素显示出更高的亲和力，这使得单个的REEs可以在多个阶段相互分离。

ORNL的化学科学部一直在试验一种叫做TOGDA的替代DGA，它的分离系数为2.5，已经比磷基萃取剂有了很大的改进。然而，该工艺经济性的一个关键变量是负载能力，每升萃取剂可以在有机溶剂中容纳多少克而不发生不良反应。

ORNL团队将试验配体交给里昂，在工业操作条件下使用逆流溶剂萃取系统进行测试。该系统由一系列容器组成，通过一系列液-液萃取阶段混合和沉淀材料以分离出稀有金属化合物。

在混合过程中，配体利用富含电子的供体基团吸引金属离子，以协调的方式结合金属离子。提取某些镧系元素而不是其他元素，取决于配体是否有适当数量和排列的官能团，分子中能独立于其他原子保持功能的原子，以及配体的大小和它们与油性有机溶剂混合的能力。

ORNL团队与里昂合作，设计、合成和测试了一个化学改性配体库，缩小了工业应用的新型药剂的范围，这些药剂有可能在REE的选择性方面超过最先进的技术。每种药剂根据其物理排列和它所提示的电子活动表现不同。

• < 上页
• 下页 >