Factbox: Die Komplexität der Umwandlung seltener Erden von der Mine in den Magneten

Ein Radladerführer befüllt einen LKW mit Erz in der Seltenerdmine von MP Materials in Mountain Pass, Kalifornien, USA, 30. Januar 2020. REUTERS/Steve Marcus/File Photo

2. August (Reuters) – MP Materials (MP.N) und andere westliche Unternehmen versuchen, die Versorgung mit verarbeiteten Seltenen Erden zu erschließen, die für die Revolution der grünen Energie in einem von China dominierten Sektor benötigt werden.

Die 17 silberweißen Seltenerdmineralien sind in der Erdkruste keine Seltenheit. Wirtschaftlich rentable Lagerstätten sind jedoch schwieriger zu finden, und die wahre Seltenheit liegt in dem komplexen Prozess, sie in die Materialien zu trennen, die zur Herstellung von Permanentmagneten für eine Reihe kritischer Produkte erforderlich sind.

Auf China entfallen etwa 60 % der weltweiten Minenproduktion für seltene Erden, aber sein Anteil steigt auf 85 % bis 90 % der verarbeiteten seltenen Erden und der Magnetproduktion.

Laut Goldman Sachs sind nur fünf nicht-chinesische Raffinerien für seltene Erden in Betrieb, im Bau oder in der Wiederinbetriebnahme.

Im Folgenden sind die komplexen Schritte aufgeführt, die seltene Erden durchlaufen müssen, um als Magnete in Elektrofahrzeugen und Windkraftanlagen zum Einsatz zu kommen – den beiden Hauptbereichen, die die Nachfrage in den kommenden Jahren antreiben werden.

Das Erz wird zunächst in einem Tagebau oder Untertagebergwerk gefördert, zerkleinert und zu einer Anlage transportiert, die sich normalerweise in der Nähe des Minenstandorts befindet.

Das Erz enthält einen geringen Anteil an Seltenen Erden, andere Mineralien werden jedoch durch Flotation, magnetische oder elektrostatische Verarbeitung entfernt, um ein gemischtes Seltenerdkonzentrat zu erzeugen, das häufig 60 bis 70 % Seltene Erden enthält.

Andere Betriebe produzieren ein Seltenerdkonzentrat als Nebenprodukt von Bergbauabfällen oder aus anderen Metallen wie Mineralsanden oder Eisenerz.

Bestimmte Erzarten, wie zum Beispiel Monazit, müssen einem weiteren Schritt unterzogen werden, um radioaktives Thorium oder Uran aus dem Erz zu entfernen, oft unter Verwendung von Säure.

Einer der schwierigsten Schritte ist die Trennung der einzelnen Seltenen Erden voneinander. Die Technologie wurde erstmals nach dem Zweiten Weltkrieg in Forschungslabors der US-Regierung entwickelt.

Die Trennung kann mithilfe der Ionenaustauschtechnologie erfolgen. Dies kann auch mit Lösungsmitteln wie Ammoniak, Salzsäure und Sulfaten erfolgen, obwohl einige dieser Chemikalien giftige Abfälle erzeugen, die Krebs verursachen können.

Sogenannte leichte und schwere Seltene Erden müssen unterschiedliche Trennkreisläufe durchlaufen, in denen einzelne Seltene Erden gewonnen werden.

Es werden neue, umweltfreundlichere Technologien entwickelt, die jedoch noch nicht weit verbreitet sind.

Abgetrennte Seltenerdoxide oder -carbonate werden dann zu Seltenerdmetallen raffiniert.

Die am weitesten verbreiteten Permanentmagnete kombinieren die seltenen Erden Neodym und Praseodym mit Eisen und Bor, die in einem Vakuuminduktionsofen zu einer Legierung verarbeitet werden. Oft werden kleine Mengen der seltenen Erden Dysprosium und Terbium zugesetzt, um eine höhere Hitzebeständigkeit des Magneten zu erreichen.

Die Legierungsbarren werden zerkleinert und in einer Stickstoff- und Argonatmosphäre zu mikrometergroßem Pulver strahlgemahlen, das einen Hochtemperatur- und Druckprozess namens „Sintern“ durchläuft, bevor es zu Magneten gepresst wird.

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