som handelsspänningar stiger mellan USA och Kina, sällsynta jordartsmineraler är återigen i den politiska rampljuset. Idag tillhandahåller kinesiska gruvor och bearbetningsanläggningar det mesta av världens utbud, och den kinesiska ledaren Xi Jinping har antytt att använda detta som politisk hävstång i handelsförhandlingar med USA: s President Donald Trumps administration., Men på lång sikt säger många experter att den globala marknaden med dessa material sannolikt skulle överleva även om Kina helt slutade exportera dem.
Den 17 sällsynta jordartsmetaller, som kluster nära botten i det periodiska systemet spelar en viktig roll i flera branscher: hemelektronik, inklusive Apple AirPods och iphone, grön teknik såsom General Electric vindkraftverk och Teslas elbilar, medicinska verktyg, bland annat Philips Hälso-och skannrar, och militär hårdvara som F-35 stridsflygplan. USA., regeringen listar dem bland mineraler som anses vara kritiska för landets ekonomiska och nationella säkerhet, och Trump-administrationen undantog särskilt sällsynta jordartsmetaller från tullar som infördes på kinesiska varor till ett värde av 300 miljarder dollar. På andra sidan handelskonflikten gjorde Xi nyligen ett politiskt symboliskt besök på en av Kinas främsta sällsynta jordbrytnings-och bearbetningsanläggningar, och Kina använde egna tariffer för att rikta in sig på en amerikansk sällsynt jordgruva i Kalifornien. En sådan politisk ställning på båda sidor kan emellertid överbelasta världens beroende av Kinas utbud av sällsynta jordartsmetaller.,
”politiker blir för oroliga eller alltför inslagna i tanken på politisk manipulation av marknader”, säger Eugene Gholz, docent i statsvetenskap vid University of Notre Dame. ”Det finns en stor skillnad mellan enskilda företag som gör eller förlorar pengar och den storskaliga förmågan att få politiskt inflytande på den här marknaden.”
den” sällsynta ”i namnet på denna grupp av element är faktiskt något vilseledande; den amerikanska geologiska undersökningen beskriver dem som” relativt riklig i jordskorpan.,”Men extraktionen kompliceras av det faktum att i marken är sådana element jumbled tillsammans med många andra mineraler i olika koncentrationer. De råa malmerna går igenom en första bearbetningsomgång för att producera koncentrat, som går till en annan anläggning där sällsynta jordartsmetaller med hög renhet isoleras., Sådana anläggningar utför komplexa kemiska processer som oftast involverar ett förfarande som kallas lösningsmedelsextraktion, där de upplösta materialen går igenom hundratals vätskeinnehållande kamrar som skiljer enskilda element eller föreningar—steg som kan upprepas hundratals eller till och med tusentals gånger. När de är renade kan de bearbetas till oxider, fosfor, metaller, legeringar och magneter som utnyttjar dessa elements unika magnetiska, luminescerande eller elektrokemiska egenskaper., Den starka och lätta naturen hos sällsynta jordartsmagneter, metaller och legeringar har gjort dem särskilt värdefulla i högteknologiska produkter.
Kina har för närvarande de flesta av världens separationsanläggningar—men om det någonsin skulle sluta exportera de renade materialen finns andra alternativ., På kort sikt skulle amerikanska företag som är beroende av dessa mineraler sannolikt ha lagerlager för korta leveransbrist, säger Gholz, som tjänstgjorde från 2010 till 2012 som senior rådgivare till Pentagons biträdande biträdande försvarsminister för tillverkning och Industribaspolitik. För att sträcka ut dessa lager kan den övergripande marknaden prioritera sällsynta jordelement för viktiga applikationer som militär och medicinsk teknik, samtidigt som man tvingar tillverkare av hörlurar eller golfväskor att betala mer., ”Jag tror inte att det finns ett uppenbart försörjningsgap eller hål där någon inte kommer att kunna få en Prius eller Tesla eller vad de tittar på”, säger Gholz.
i händelse av en längre Kinesisk försörjningsavbrott, den amerikanska sällsynta jordartsgruvan vid Mountain Pass, Calif., skulle sannolikt bli den första platsen att öka produktionen, förklarar Gholz. Gruvens tidigare ägare, Molycorp, spenderade cirka 1,5 miljarder dollar på att bygga en ny separationsanläggning för att producera sällsynta jordartskoncentrat., Företaget slutförde dock inte den nedströmsbehandling som behövdes för att producera renade sällsynta jordartsmetaller innan företaget gick i konkurs 2015 på grund av kinesisk konkurrens. Gruvan nya ägare, MP Material, planerar att återaktivera och slutföra mothballed anläggning för ny drift som börjar i 2020.
ett annat alternativ är australiensiskt företag Lynas Corp., världens enda betydande sällsynta jordartsproducent utanför Kina., Det driver för närvarande en gruva vid Mount Weld i Australien, och skickar malmer till en separationsanläggning i Malaysia som kan rena de sällsynta jordartsmaterialen-men en komplikation har uppstått av det faktum att vissa malmer innehåller radioaktivt torium. Miljöhänsyn om lågaktivt radioaktivt avfall från separationsanläggningen ledde nyligen till att Lynas tillkännagav att det kommer att flytta några av” uppströms ” – bearbetningen (vilket innebär radioaktiviteten) tillbaka till Australien, samtidigt som ”nedströms” – bearbetningen i Malaysia hölls. Företaget har också meddelat att det kommer att fungera med Texas-baserade Blue Line Corp., att bygga en ny separationsanläggning i USA för verksamhet som börjar i 2022 tidigast.
utöver befintliga gruvor kan företag som gräver efter andra resurser börja extrahera sällsynta jordartsmetaller från insättningar av olika material. Till exempel kan USA en dag få dessa element som biprodukter från kraftverk kolaska och kolbrytningsavfall. Och radioaktivt material blandat med malmer kan sluta vara positivt: om toriumbaserade kärnkraftverk visar sig vara livskraftiga skulle utökad toriumbrytning också dyka upp användbara sällsynta jordartsmineraler., Forskare har även börjat undersöka en stor koncentration av sällsynta jordartsmetaller i djuphavs lera från ett hav golv insättning nära Japan.
mindre är mer
vissa industrier som är beroende av sällsynta jordartsmetaller går utanför lådan och letar efter sätt att kringgå gruvdrift helt. När allt kommer omkring har sådana operationer i Kina och på andra håll betydande miljöpåverkan som kan hota människors hälsa i avsaknad av strikt reglering. Förekomsten av radioaktivt torium i någon malm är ett exempel., Dessutom innebär vissa gruv-och separationsprocesser kemikalier som producerar giftigt avloppsvatten. Alla dessa farliga biprodukter kräver noggrann lagring och bortskaffande.
med Kina hotar att weaponize sin fördel när det gäller sällsynta jordartsmetaller, fler företag kan investera i innovationer som kan ersätta dessa material med något annat. Gholz pekar på en 2010-incident där Kina tillfälligt avbröt Japan från sin leverans av sällsynta jordartsmetaller., Därefter började japanska biltillverkare som Toyota och Honda utveckla hybridbilmotorer som kraftigt reducerade eller till och med eliminerade sällsynta jordartsmetaller, såsom terbium och dysprosium, från de kraftfulla magneterna som används i elmotorer.
under 2010 supply scare upptäckte andra stora industrier som använde sällsynta jordartsmetaller också att de kunde göra utan några av dem. Oljeraffinaderioperatörer slutade tillfälligt använda det sällsynta jordelementet lanthanum, vilket förbättrar oljeraffineringseffektiviteten när priset gick upp., Glastillverkningsindustrin övergav i stor utsträckning med hjälp av det sällsynta jordelementet cerium för polering. Även om industrier relaterade till Nationell säkerhet skulle vara oförmögna att helt avstå från sällsynta jordartsmineraler, tror Gholz att den amerikanska militärens efterfrågan kunde ”lätt tillfredsställas av icke-kinesisk produktion” eftersom detta behov representerar mindre än 5 procent av den totala marknaden.
minska, återanvända, återvinna
under alla omständigheter kommer en mängd olika industrier att fortsätta att förlita sig kraftigt på sällsynta jordartsmineraler. För att få dem utan beroende på kinesiska eller amerikanska, gruvor, de kan återvinna de element som redan används i produkter, säger Eric Schelter, professor i kemi vid University of Pennsylvania, vars forskningsprojekt innefattar att utveckla nya kemiska processer för att separera sällsynta jordartsmetaller från malm. ”Överklagandet här är att det redan har varit en betydande energitillförsel och avfallsproduktion för att rena sällsynta jordartsmetaller från deras malmmaterial”, säger han. ”Att bara kasta bort dem är därför slösaktigt, med tanke på att i tekniska enheter är de vanligtvis relativt rena jämfört med deras malmer.,”
han pekade på många forskningsprojekt vid både akademiska och statliga laboratorier: det senare inkluderar US Department of Energy ’ s Critical Materials Institute vid Ames Laboratory och Oak Ridge National Laboratory. Till exempel kombineras sällsynta jordartsmetaller som neodym och dysprosium ofta i permanenta magneter. För att separera dem har Schelters labb utvecklat kemiska processer som selektivt kan lösa upp ett sällsynt jordelement medan det andra förblir fast., Det är ett” snabbt och effektivt tillvägagångssätt för metallseparation”, säger han, men kostnaden är för närvarande inte konkurrenskraftig med gruvdrift. Ändå tror han att det kan förändras eftersom marknadspriset på sällsynta jordartsmetaller för närvarande hålls ”artificiellt låg”—det står inte för kostnaden för avfallshantering och hantering under gruv-och separationsprocesser. Om de återvunna versionerna av dessa material marknadsfördes som renare alternativ till minerade sällsynta jordartsmetaller, kan det uppmuntra företag som söker en grönare bild att betala mer för dem.,
”konsumenterna inser vikten av frihandelskaffe och konsekvenser av blodsdiamanter”, säger Schelter. ”Det står för att etiska kobolt och rena eller återvunna sällsynta jordartsmetaller kan bidra till en mer hållbar bild för denna bransch.”
Lämna ett svar