美國(guó)：采用生物酸從磷石膏肥料中提取稀土

現(xiàn)如今，稀土元素已成為地球上最具戰(zhàn)略意義的材料之一。許多高科技產(chǎn)業(yè)，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、電動(dòng)汽車、電子產(chǎn)品（智能手機(jī)、醫(yī)療設(shè)備）乃至軍事器材對(duì)釹和鏑等稀土元素都有著高度依賴性。

稀土元素來(lái)源較多，主要包括硬巖開(kāi)采和沉積物過(guò)濾凈化。近些年已有從日本近海海底泥漿和美國(guó)喬治亞州高嶺土礦中提取稀土的報(bào)道。羅格斯大學(xué)研究人員則開(kāi)發(fā)出了磷酸鹽巖廢棄物中提取稀土的工藝。

每年全世界可開(kāi)采2.5億t磷酸鹽礦，主要用于生產(chǎn)磷肥。2017年，美國(guó)開(kāi)采磷酸鹽礦約2 800萬(wàn)t。通常，稀土元素在磷礦石中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.1%，這意味著每年隨磷石膏廢棄物產(chǎn)生的稀土元素約為10萬(wàn)t，相當(dāng)于全球稀土氧化物的年產(chǎn)量（1.26萬(wàn)t/a）。

從磷石膏中回收稀土元素極具潛力，其難點(diǎn)在于如何減少回收過(guò)程中的環(huán)境污染。通常的方法中，從礦物中提取稀土元素會(huì)產(chǎn)生可觀的有毒酸性污染物。羅格斯工程學(xué)院材料科學(xué)與工程系的研究員Paul J.Antonick和Zhichao Hu介紹，通過(guò)細(xì)菌產(chǎn)生的有機(jī)酸可以解決環(huán)境污染的問(wèn)題。

根據(jù)研究小組公開(kāi)的報(bào)告，利用磷石膏和細(xì)菌產(chǎn)生的有機(jī)酸以及一種生物酸混合物，可從合成磷石膏中有效提取釔、鈰、釹、釤、銪和鐿等6種稀土元素。愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)提供生物酸混合物，該混合物主要由葡萄糖酸組成，通過(guò)在葡萄糖上培養(yǎng)細(xì)菌得到氧化葡萄糖桿菌。報(bào)告顯示，在相同的pH（2.1）條件下，生物酸比純葡萄糖酸具有更好的稀土元素提取效果。與無(wú)機(jī)酸（硫酸和磷酸）相比，在同等酸度條件下無(wú)機(jī)酸無(wú)法提取任何稀土元素，在同等濃度下，只有硫酸的提取效果優(yōu)于生物酸，但是不具備環(huán)保優(yōu)勢(shì)。