讓稀土不再“稀有”的新發(fā)現(xiàn)
簡(jiǎn)要內(nèi)容：許多清潔能源技術(shù)在應(yīng)用時(shí)都需要使用珍貴的稀土元素作為原材料，但是這些稀土元素由于非常稀少，往往限制了許多技術(shù)的應(yīng)用和推廣。稀土元素是從比較稀少的礦物中發(fā)現(xiàn)的，“土”原指不溶于水的物質(zhì)，故稱稀土。
許多清潔能源技術(shù)在應(yīng)用時(shí)都需要使用珍貴的稀土元素作為原材料，但是這些稀土元素由于非常稀少，往往限制了許多技術(shù)的應(yīng)用和推廣。不過(guò)，由于英國(guó)利茲大學(xué)科學(xué)家們的一個(gè)發(fā)現(xiàn)，這種“爭(zhēng)奪”原材料的現(xiàn)狀有可能即將成為過(guò)去，
近日，來(lái)自英國(guó)利茲大學(xué)工程系的研究人員們發(fā)現(xiàn)了一種可以從二氧化鈦礦石中大量獲取稀土氧化物的方法。稀土氧化物是制造風(fēng)力渦輪機(jī)、節(jié)能燈必不可少的材 料，同時(shí)也被應(yīng)用在在混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些稀土氧化物可以通過(guò)低成本、易操作的方法從一些工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料中提取。
稀土元素是從比較稀少的礦物中發(fā)現(xiàn)的，“土”原指不溶于水的物質(zhì)，故稱稀土。稀土家族是來(lái)自鑭系的15個(gè)元素，加上與鑭系相關(guān)密切的鈧和釔共17種元素。
天然的稀土元素常常是結(jié)伴同行，人們必須想方設(shè)法才能把它們分離。人類在認(rèn)知稀土的早期，常常在得到某種稀土元素時(shí)，卻不知道還有別的“頑皮”的元素隱 藏其中，或者無(wú)法將不愿分手的伙伴分開(kāi)。比如“鑭”就是在“鈰”中發(fā)現(xiàn)的，它的名字“La”就是希臘語(yǔ)“隱藏”一詞的縮寫(xiě)。“鐠釹”在希臘語(yǔ)中意為“雙生子”，“鐠釹”是在“鑭”中間發(fā)現(xiàn)的，而40年以后，它們才得以被分離成兩個(gè)元素，所以一個(gè)就叫“鐠”，另一個(gè)則取名 “釹”。
由于特殊的原子結(jié)構(gòu)，稀土家族的成員非常活潑，且個(gè)個(gè)身手不凡。它們與其他元素結(jié)合，便可組成品種繁多、功能千變?nèi)f化、用途各異的新型材料，且性能翻番提高，被稱作當(dāng)代的“工業(yè)味精”。如鑭可以用于制造壓電材料、電熱材料；鈰廣泛應(yīng)用于汽車尾氣凈化催化劑中，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中；鐠則應(yīng)用 于石油催化裂化等領(lǐng)域。
這一發(fā)現(xiàn)的主要研究人杰哈教授說(shuō)：“這些材料還廣泛應(yīng)用于電力工作以及核能領(lǐng)域，所以珍貴的稀土元素在能源界一向是供不應(yīng)求的。對(duì)于這個(gè)技術(shù)我們寄予厚望，因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)有可能會(huì)改變目前原材料緊缺的現(xiàn)狀，同時(shí)它也比現(xiàn)行的技術(shù)更為環(huán)保。”
盡管稀土元素在地殼中的儲(chǔ)量比起貴重金屬如金和鉑等來(lái)說(shuō)還是要多一些，但是其氧化物卻不多，而純度適合商業(yè)化開(kāi)采和利用的就更是少之又少。但是，高純度 的稀土元素氧化物卻往往能在二氧化鈦礦石中被找到。二氧化鈦的應(yīng)用十分廣泛，從化妝品、醫(yī)藥到電力甚至航空航天領(lǐng)域都會(huì)使用到它。而杰哈教授和他的同事們很早就發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，并對(duì)此進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)8年的研究。
目前，杰哈教授以及他同事們的研究已經(jīng)取得了巨大進(jìn)展，他們正在對(duì)加工過(guò)程細(xì)節(jié)做調(diào)整，以求提取更高純度的二氧化硅，現(xiàn)在他們已經(jīng)成功提取純度超過(guò) 99%的二氧化硅。不僅如此，這個(gè)技術(shù)還能最大限度的減少原料的浪費(fèi)，同時(shí)也減少CO2的排放。而他們最近發(fā)現(xiàn)的從二氧化硅中提取稀土氧化物的技術(shù)為這個(gè) 加工環(huán)節(jié)帶來(lái)了珍貴的副產(chǎn)品，可謂是一舉兩得。
談到該技術(shù)目前的發(fā)展?fàn)顩r和未來(lái)時(shí)，杰哈教授說(shuō)：“目前我們的技術(shù)可以達(dá)到60%—80%的回收率，不過(guò)相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展這一比率還將會(huì)提高。令人高興的是，我們已經(jīng)成功地從二氧化硅中提取了釹、鈰、鑭等稀土元素的氧化物。這個(gè)技術(shù)具有重大意義，因?yàn)樗_(dá)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的‘雙贏’。”
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