Elektrokinetisk gruvteknik är en in-situ process där ett elektriskt fält skapas i en bergmatris genom att applicera en lågspänningslikström (DC) på elektroder sänkta direkt i berget. Som ett resultat av appliceringen av det elektriska fältet kan metallföreningar mobiliseras, koncentreras och extraheras från berget på grund av den så kallade elektromigration.
Sällsynta jordartsmetaller (REEs) är viktiga i modern industri och inte minst med anledning av behovet av högpresterande magneter. Den konventionella gruvtekniken tillämpar dock överdriven användning till exempel av ammoniumsaltbaserade lakningsmedel för att utvinna REE från jonadsorptionsavlagringar av sällsynta jordartsmetaller (IADs), som uppvisar låg effektivitet och förödande miljöpåverkan på det lokala ekosystemet. Därför är det nödvändigt att byta från den traditionella metoden av gruvdrift, att bryta malm, till en ny generation av in-situ gruvdrift.
Nyligen har ett forskarlag under ledning av professor He Hongping från Guangzhou Institute of Geochemistry vid den kinesiska vetenskapsakademin utvecklat en ny teknik, elektrokinetisk gruvdrift (EKM), för ”grön” och effektiv utvinning av REE från vittrande bergarter. Tekniken utövar en spänning på toppen och botten av IAD, som genererar ett elektriskt fält för att accelerera REE och vattenmigration mot katoden.
Jämfört med konventionella tekniker uppnår EKM cirka 90 procent återvinningseffektivitet, cirka 80 procent minskning av lakmedelsanvändningen och cirka 70 procent minskning av metalliska föroreningar i de erhållna REEs.
För att utvärdera genomförbarheten av EKM för REE-utvinning, utförde professor Hes labb först experiment i bänkskala i en hemmagjord prototyp med en simulerad IAD. Resultaten tydde på att REE-återvinningseffektiviteten som uppnåddes med EKM-tekniken var 2,6 gånger högre än den som uppnåddes med ammoniumlakningstekniken.
Sedan genomförde de ytterligare uppskalade experiment i kilogramskalan (20 kg) i en större EKM-uppsättning. Resultaten överensstämde med experiment i bänkskala, alltså EKM-tekniken kan uppnå högre återhämtningseffektivitet och kräver mindre behandlingstid.
Baserat på de framgångsrika experimenten i bänkskala och uppskalning, tillämpade de EKM-tekniken på en faktisk IAD (~14 tonsskala) via ett fältexperiment på plats. Resultaten tydde på att REEs utvinningseffektivitet uppnådde högre än 90 procent på 264 timmar.
Bara tiden kommer att utvisa om tekniken är revolutionerande för storskalig industriell extraktion.
P.S. Vittring innebär att bergets struktur förändrats av fysikaliska, kemiska eller biologiska processer. Bergarten i Norra Kärr är, enligt uppgift, ofta starkt vittrat särskilt i kontakten med graniten.