废弃的废物可能是稀有金属的宝库

矿工们可能很快就会从堆积如山的工业废料中提取稀有金属,这些金属是制造电子产品、起搏器、飞机零部件和自行车齿轮等产品所必需的。
2018年10月4日

Schlackehalden Rammelsberg

磁场是从炉渣(石质废物)中提取金属颗粒的技术之一。

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矿工们可能很快就会从堆积如山的工业废料中提取稀有金属,这些金属是制造电子产品、起搏器、飞机零部件和自行车齿轮等产品所必需的。

研究人员正试图找出如何从经常被丢弃或用于低级应用的材料中回收欧洲供应有限的金属。他们希望这种金属回收也将有助于减少工业对环境的影响。

目前,欧洲工业中使用的大多数金属都是进口的,这意味着供应可能会受到开采国不稳定局势的影响。它们还可能受到限制出口或征收关税(如美国对钢铁和铝征收的关税)的政治决定的影响。

CHROMIC项目旨在通过从欧盟已经存在的废物和副产品中回收金属来改变这种依赖。

“我们希望开发技术,帮助欧洲未来在重要金属资源方面更加自力更生,”来自比利时莫尔佛兰德技术研究所(VITO)的项目协调员莉斯贝斯·霍克曼斯博士说。

CHROMIC专注于日常生活中常用的一组金属——铬、钒、钼和铌。这四种金属都被添加到钢中,以使其更耐用或增加其强度,但铬也是一种有价值的化学品和颜料。钒合金也是制造自行车车架和齿轮的理想材料,而铌由于其低过敏性的特性,被用于假肢和起搏器。钼存在于军用装甲、飞机部件和化肥中。

然而,大约45%的铬是从国外进口到欧洲的,而其他三种金属则100%从南非、巴西、美国、中国、俄罗斯、哈萨克斯坦和土耳其进口。但这些金属在欧盟经常被丢弃的工业副产品中都有大量存在。

霍克曼斯博士说:“我们正在关注钢渣(石质废物)、不锈钢渣和铬铁渣。”目前,该团队正在研究正在生产的新炉渣,尽管他们也考虑开放旧的工业垃圾填埋场。

提取

然而,从工业残留物中提取金属并不容易。这些金属以细小颗粒的形式存在,需要从其他废物中分离出来。霍克曼斯博士和她的团队正在开发多种方法来去除它们,包括用磁场拉出金属颗粒,用水溶解金属,这样金属就可以从溶液中回收。

霍克曼斯博士说:“我们正在开发一种基于新技术和现有技术相结合的新工艺,我们可以从一些炉渣中回收金属颗粒,这些金属颗粒可以直接重新引入钢铁工艺中。”

从他们正在调查的来源来看,该团队认为他们的技术每年可以回收大约91,000吨这些金属,相当于欧盟年使用量的5-10%。但该技术可以应用于其他类型的工业废渣,如焚化炉灰烬,以增加其数量。

此外,Horckmans博士和她的同事们正在研究如何在提取金属后重新利用剩下的材料。霍克曼斯博士说,金属通常只占废物的不到5%,所以如果其余部分不能被重复利用,整个过程将是不可持续的。

例如,含金属的矿渣已经在建筑行业中用作混凝土或沥青的集料,因此剩余的废物可以用于类似的用途。但是除去金属后留下的材料将由更细的颗粒组成,而原来的炉渣是块状的。

该团队已经开发出一种用这种材料制作砖块的方法,将它们塑造成矩形块,并使用二氧化碳产生反应,将颗粒粘合在一起。“这是我们想要测试的应用之一,”霍克曼斯博士说。

该项目代表了一种被称为循环经济的运动,其目的是将废弃和废物材料重新用于新的目的。

第二人生

另一个目标相似的项目是针对不同的金属。METGROW+项目旨在从生产不锈钢和锌等金属的污泥和残留物中回收镍、锌和铜。

他们还对铟、镓、锗、钴和铬等不太常见的金属感兴趣,其中一些金属用于制造计算机、电子产品和电池。

芬兰埃斯波VTT技术研究中心的项目协调员Päivi Kinnunen博士说:“我们正在努力开发的并不是专门针对一种材料流。”相反,他们选择了在欧洲各地发现的废物流,以便他们的结果可以广泛使用。

该团队正在开发新技术,可以与现有工艺相结合,以经济可行的方式提取金属。废物来源的金属含量很低,通常需要几种不同的处理方法来回收它。他们目前正在芬兰、波兰、比利时和西班牙进行几个试点,以测试不同的技术对各种低等级材料污泥的处理效果。

Kinnunen博士说:“我们正在尝试不同技术的最佳结合。”

如果这个团队成功了,结果可能会改变游戏规则。例如,欧洲目前几乎100%的铟供应都是进口的,研究人员认为,他们可以从目标来源生产80%的铟。对于镓,他们应该能够提取所需供应的30%。

“我认为这有巨大的潜力,”基努宁博士说。

通常会被填埋的剩余材料也将被赋予第二次生命。到目前为止,他们正在研究是否可以将其转化为类似水泥的物质来制造建筑材料。

桑德琳·库尔斯蒙特著

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