【中國科學(xué)報】“人造電場”降低開采污染----中國科學(xué)院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】“人造電場”降低開采污染

2025-01-08 中國科學(xué)報沈春蕾朱漢斌

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一項研究提出，生產(chǎn)智能手機(jī)和電動汽車所需要的稀土元素可以通過人為制造“電場”更加環(huán)保地從地下提取。1月6日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-可持續(xù)》。

如今，電子產(chǎn)品中的大多數(shù)稀土元素都是通過使用有毒化學(xué)物質(zhì)從礦石中開采并提取的。在開采過程中，會產(chǎn)生數(shù)千噸化學(xué)廢棄物，污染附近的地下水和土壤。然而，如果使用“人造電場”將這些元素集中到一起，就可以減少對環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的需求。

“想象一群人被定向燈引導(dǎo)穿過迷宮的場景，稀土元素也可以從礦石中被電場驅(qū)趕到特定的收集點。”論文作者、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員朱建喜說，“這一方式不僅確保了高效開采，而且對環(huán)境的破壞較小。”

為此，中國科學(xué)院院士何宏平與朱建喜帶領(lǐng)團(tuán)隊開發(fā)了柔性片狀塑料電極，每個電極寬10厘米，長度可定制，由可以導(dǎo)電的非金屬材料制成。在中國南方的一個稀土礦床，他們將176個這樣的電極插入巖石22米深的單個鉆孔。

接下來，他們將硫酸銨注入礦石孔中，以溶解和分離出的稀土元素作為帶電離子激活電極，在帶正電和帶負(fù)電的電極之間產(chǎn)生電場。電場使稀土元素向帶正電的電極移動并聚集在一起。然后，他們將這些元素轉(zhuǎn)移到處理池中，進(jìn)行額外的純化及分離。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這種方法能夠大大減少提取稀土元素時使用的有害化學(xué)物質(zhì)數(shù)量，相關(guān)的氨排放量減少了95%。這有助于防止稀土開采活動污染附近的水和土壤環(huán)境。

朱建喜說，該研究結(jié)果顯示，從5000噸土方規(guī)模的稀土礦中提取稀土元素的效率達(dá)到了95%以上，而通過化學(xué)方式提取通常只能達(dá)到40%～60%。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01501-9

（原載于《中國科學(xué)報》?2025-01-08?第3版?領(lǐng)域）

一項研究提出，生產(chǎn)智能手機(jī)和電動汽車所需要的稀土元素可以通過人為制造“電場”更加環(huán)保地從地下提取。1月6日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-可持續(xù)》。如今，電子產(chǎn)品中的大多數(shù)稀土元素都是通過使用有毒化學(xué)物質(zhì)從礦石中開采并提取的。在開采過程中，會產(chǎn)生數(shù)千噸化學(xué)廢棄物，污染附近的地下水和土壤。然而，如果使用“人造電場”將這些元素集中到一起，就可以減少對環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的需求。“想象一群人被定向燈引導(dǎo)穿過迷宮的場景，稀土元素也可以從礦石中被電場驅(qū)趕到特定的收集點。”論文作者、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員朱建喜說，“這一方式不僅確保了高效開采，而且對環(huán)境的破壞較小。”為此，中國科學(xué)院院士何宏平與朱建喜帶領(lǐng)團(tuán)隊開發(fā)了柔性片狀塑料電極，每個電極寬10厘米，長度可定制，由可以導(dǎo)電的非金屬材料制成。在中國南方的一個稀土礦床，他們將176個這樣的電極插入巖石22米深的單個鉆孔。接下來，他們將硫酸銨注入礦石孔中，以溶解和分離出的稀土元素作為帶電離子激活電極，在帶正電和帶負(fù)電的電極之間產(chǎn)生電場。電場使稀土元素向帶正電的電極移動并聚集在一起。然后，他們將這些元素轉(zhuǎn)移到處理池中，進(jìn)行額外的純化及分離。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種方法能夠大大減少提取稀土元素時使用的有害化學(xué)物質(zhì)數(shù)量，相關(guān)的氨排放量減少了95%。這有助于防止稀土開采活動污染附近的水和土壤環(huán)境。朱建喜說，該研究結(jié)果顯示，從5000噸土方規(guī)模的稀土礦中提取稀土元素的效率達(dá)到了95%以上，而通過化學(xué)方式提取通常只能達(dá)到40%～60%。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01501-9（原載于《中國科學(xué)報》?2025-01-08?第3版?領(lǐng)域）

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