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2022
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08
稀土礦開不下去,美國能源部投資研究從煤炭中回收稀土元素
日前,美國能源部化石能源辦公室宣布投資690萬美元用于稀土元素研究。美國能源部網站文章稱,近年來對稀土元素的需求增長顯著,這刺激了美國尋找經濟可行的途徑來恢復本國稀土的興趣。眼下美國積極支持的則是從煤炭中回收稀土元素,這在全球范圍內都是首開先例。
一名稀土行業的專家對澎湃新聞(www.thepaper.cn)表示,“美國國內的稀土礦都開不下去了,談何從煤礦里回收稀土呢?”該專家強調,“我不否認他們在這方面可能有些研究工作,但目前只能說明美國對中國的稀土政策有些擔憂。”
稀土是17種金屬元素的統稱,素有“工業味精”之美譽,廣泛應用于電子信息、石油化工、冶金、機械、能源等13個領域40多個行業。而稀土之所以成為資源爭奪焦點,更在于它能應用于導彈、智能武器、導航儀、噴氣發動機等軍事高新技術上。上世紀90年代初期,中國稀土儲量曾占世界儲量的88%。然而,20年后,中國卻以23%的稀土資源,承擔了世界90%以上的市場供應。
美國對從煤炭中回收稀土這一方法的選擇始于2014年。根據2014年合并撥款法案,美國國會要求其能源部開展“從煤和煤的副產品流(如粉煤灰、煤矸石和廢水)中經濟回收稀土元素”的可行性評估和分析,同時報告其調查結果,如果確定可行,將規劃從煤炭和煤炭副產品流中回收稀土元素的多年研發計劃,以獲得國會撥款。
隨后,美國能源部發出信息請求,尋找關于從煤炭和煤炭副產品中回收稀土元素的最有發展前景的技術信息。候選技術必須高性能、經濟上可行且對環境無害,適用于目前大規模的測試或當前的研發階段,預計能夠在2020年開展大規模測試、到2025年開展部署。
在前述690萬美元的預算下,美國能源部已經選取了3個項目進行資助,這3個項目共獲得300萬美元資助,試圖從國內的煤炭及其副產品中回收可銷售的稀土元素。3個中標項目所涉企業分別為Equinox Chemicals LLC (Albany, GA)、Inventure Renewables (Tuscaloosa, AL) 、Marshall Miller & Associates (Bluefield, VA) 。
美國能源部并不滿足于單純從煤炭及其副產品中獲取稀土元素,他們還希望完善產業鏈。中國科學院蘭州文獻情報中心趙紀東等人的文章曾指出,對于美國而言,稀土開發的主要問題在于缺乏精煉、合金煉制和產品制造能力。
在上述美國能源部網站的文章中提到,美國能源部還另外發布了關于從本國煤炭及副產品中回收稀土元素的分離和萃取的基金機會公告(FOA)。該項計劃選擇的項目將主要集中在技術、環境和經濟性方面的提高。美國能源部將為此重新提供395萬美元的投資,項目可達8個。
值得注意的是,就從煤炭中回收稀土方面的研究,中國也早就展開。
2012年,中國“973”項目首席科學家、中國礦業大學(北京)教授代世峰和俄羅斯科學家Vladimir Seredin合作,在國際著名期刊《國際煤地質學雜志》發表論文,提出一個重要觀點:隨著傳統稀土礦床逐漸枯竭,煤和含煤巖系是將來最有希望的稀有金屬來源。
該論文提出煤中稀土的分類和評價標準,后被廣泛引用,稱為“Seredin-Dai分類”和“Seredin-Dai標準”。 美國研究該方面的主要專家肯塔基大學教授James Hower曾評價上述論文為“該領域最重要的文章之一”。
而中國礦業大學(北京)官網上一則2014年6月的新聞稿則顯示,上述代世峰發表的論文入選ESI(Essential Science Indicators)全球TOP 0.1%熱點論文(Hot papers)。ESI熱門論文是指某學科領域發表在最近兩年的論文在最近兩個月內被引次數排在0.1%以內的論文。根據ESI數據顯示,全球地球科學領域兩年內發表的SCI論文共有77篇入選TOP 0.1%熱點論文,代世峰入選的論文總被引次數排名第6位。
數據顯示,在富含稀土的煤礦中,稀土含量為0.03%-0.15%,在煤灰中含量為0.1%-1.5%。代世峰此前在接受采訪時表示,“可見如果從煤灰中提取,和傳統稀土礦床的含量相當。有些富集程度較好的煤甚至超過稀土礦床,例如蒙古有一處煤礦的煤中稀土含量達到1%,完全可以大規模開發利用。”代世峰說,煤的燃燒產物中量最大的就是飛灰,而稀有金屬主要富集在飛灰中。
當然,擺在這種稀土獲取方式面前的難題之一是經濟性。美國得克薩斯大學教授Robert Finkelman曾表示,美國本土的稀土資源開采成本較高,反而從煤灰提取更為經濟,因為這一方法不需要開采,又能處理飛灰,一舉兩得。
然而,同樣的方法在中國卻并不適用。中科院院士、北京大學稀土材料化學及應用國家重點實驗室主任嚴純華曾指出,對中國來說,在可預計的5-10年之內,稀土自然資源沒有消耗殆盡的情況下,從煤灰中提取稀土不具有經濟可行性。嚴純華還認為,美國一旦找到新的稀土來源,無疑為其貿易談判增加了砝碼。
一名業內分析師也表達了類似觀點。該分析師對澎湃新聞(www.thepaper.cn)表示,“從煤炭中提取稀土成本太高,暫時還無法實現量產,也無法和中國稀土市場競爭,中國的稀土生產成本很低。”另外,該分析師還認為該項研究有可能無法實現商業生產,“類似日本一直在提開發海底稀土,但始終不見產品出來。”
該分析師強調,“中國稀土的出口量仍然是一年比一年多。”海關數據顯示,2016年,中國稀土出口數量為46749噸,同比增長34.2%。此前的2015年,中國稀土的出口總量為34833噸,同比增長25.4%。也就是在2015年,中國取消了稀土出口配額管理及出口關稅這兩項管控政策。