211service.com
Kan industrien for sjældne jordarter i USA vende tilbage?
Sjældne jordarters elementer var uklare indtil det seneste år, hvor Kina, deres primære producent, strammede eksportkvoterne på materialerne. Sjældne jordarters elementer bruges i et væld af teknologier, herunder magneter til vindmøller, hybridbilbatterier, fluorescerende pærer og harddiske.
Øge indsatsen: Separationsanlægget ved Molycorp Mountain Pass-minen i Californien. Mineselskabet kan bruge 400 millioner dollars på at udvide produktionen.
Kina er ikke det eneste land med betydelige reserver af disse værdifulde materialer; faktisk var USA deres primære producent indtil 1990'erne, hvor kineserne begyndte at underbyde amerikanerne på omkostningerne. Nu øger virksomheder i USA og Australien produktionen på to rige steder for sjældne jordarter, men processen vil tage år. At komme fra sten til de rene metaller og legeringer, der kræves til fremstilling, kræver flere trin, som amerikanske virksomheder ikke længere har infrastrukturen eller den intellektuelle ejendomsret til at udføre.
I modsætning til deres navn er sjældne jordarters metaller rigelige i jordskorpen, og betydelige reserver er koncentreret i USA, Australien, Brasilien og andre lande. Ifølge U.S. Geological Survey er der 13 millioner tons udvindelige sjældne jordarter i USA, 5,4 millioner i Australien og 19 millioner i Rusland og nabolandene. I 2009 havde Kina 36 mio.
I 1970'erne og 1980'erne producerede Mountain Pass-minen i Californien over 70 procent af verdens forsyning. Men i 2009 blev der ikke produceret nogen i USA, og det vil være svært, dyrt og tidskrævende at skrue op igen. Når man stopper minedrift i dette land, efterhånden som investeringerne falder, eksporteres ekspertise om avanceret teknologi også, siger Carol Raulston, talskvinde for National Mining Association . Sjældne jordarters forsker Karl Gschneidner fra Ames National Laboratory i Iowa ser også en mangel på det, han kalder intellektuel infrastruktur til udvikling af sjældne jordarters teknologi i USA.
De to miner, der hurtigst vil øge produktionen, er Mountain Pass, som udvikles af Molycorp , og Mount Weld-minen, som udvikles af Lynas , uden for Perth, Australien. Mountain Pass har kanten af allerede at være etableret. Men virksomheden kan ikke bruge de processer, der blev brugt i minens storhedstid: de er både økonomisk og miljømæssigt uholdbare.
Flere faktorer gør oprensning af sjældne jordarter kompliceret. For det første har de 17 grundstoffer en tendens til at forekomme sammen i de samme mineralforekomster, og fordi de har lignende egenskaber, er det svært at adskille dem fra hinanden. De har også en tendens til at forekomme i aflejringer med radioaktive grundstoffer, især thorium og uran. Disse elementer kan blive en trussel, hvis tailings, det slaskede affaldsprodukt fra det første trin i at adskille sjældne jordarter fra klipperne, de findes i, ikke håndteres ordentligt.
Mountain Pass gik i tilbagegang i 1990'erne, da kinesiske producenter begyndte at underbyde minen på prisen, samtidig med at den havde sikkerhedsproblemer med tailings. Da Mountain Pass-minen fungerede med fuld kapacitet, producerede den 850 liter saltvandsspild, der indeholdt disse radioaktive grundstoffer, hver time, hver dag hele året. Affaldet blev transporteret ned ad en 11-mile lang rørledning til fordampningsdamme. I 1998 havde Mountain Pass, som dengang var ejet af et datterselskab af olieselskabet Unocal, et problem med tailing lækager, da rørledningen sprængtes; fire år senere bortfaldt virksomhedens tilladelse til opbevaring af tailings.
I mellemtiden udnyttede kinesiske miner gennem 1990'erne deres fodfæste på markedet for sjældne jordarter. Kineserne begyndte at afdække elementerne som et biprodukt af en jernmalmmine kaldet Bayan Obo i den nordlige del af landet; at få begge produkter fra det samme websted hjalp med at holde priserne lave i starten. Og landet investerede i forskning og udvikling omkring forarbejdning af sjældne jordarters elementer, og åbnede til sidst flere mindre miner og opmuntrede derefter producenter, der bruger disse metaller, til at etablere faciliteter i landet.
I mellemtiden er efterspørgslen på verdensplan efter sjældne jordarters elementer vokset. I år var efterspørgslen 125.000 tons; i 2015 forventes det at vokse til 225.000 tons, og Molycorps talsmand Jim Sims bemærker, at denne fremskrivning ikke inkluderer vindmølleindustrien, som forventes at blive et stort marked. Avancerede vindmøller som dem, der vil blive installeret ved verdens største vindmøllepark, et 845 megawatt anlæg i Oregon, bruger højeffektive sjældne jordarters magneter. De kan være en tiendedel af størrelsen og vægten af sammenlignelige magneter, men lige så stærke. Hver af disse magneter kræver et væld af sjældne jordarter, siger Sims.
Molycorp fornyede Mountain Pass-minetilladelsen og begyndte sin egen forskning og udvikling i 2004. I år vil virksomheden sælge 3.000 tons sjældne jordarter ved at bruge sten, der blev udvundet før en tidligere tilladelse udløb, og nye separationsteknologier, som det har udviklet. I 2012 forventer Molycorp at producere 20.000 tons om året, og under sine nuværende minedriftstilladelser kunne det fordoble kapaciteten til 40.000 tons. Sims siger også, at virksomheden vil producere sjældne jordarters produkter til halvdelen af prisen for kineserne i 2012. Ifølge virksomheden vil disse besparelser blive muliggjort af adskillige ændringer, såsom at eliminere produktionen af saltvandspild. Molycorp vil bruge et lukket kredsløb, der omdanner affaldet tilbage til de syrer og baser, der kræves til adskillelse, og eliminerer behovet for at købe sådanne kemikalier. Virksomheden vil også installere et kraftvarmeværk med naturgas på stedet for at reducere energiomkostningerne.
Men Ames Labs Gschneidner bemærker, at en stor kilde til omkostninger i separationsprocessen ikke kan elimineres - det faktum, at det simpelthen tager lang tid. Kværnet sten rystes igen og igen i en blanding af opløsningsmidler for at adskille grundstofferne efter vægt; afhængigt af den ultimative renhed, der kræves, skal dette gøres 10.000 til 100.000 gange. Resultatet sælges derefter som et koncentrat eller behandles for at producere sjældne jordarters metaloxider.
Selvom det lykkes Molycorp at reducere omkostningerne ved adskillelse til det halve, kan det næste trin i produktionen forårsage en hikke. Oxider og koncentrater af sjældne jordarter har et marked - for eksempel som katalysatorer for olieindustrien - men de kan ikke laves om til magneter. For at lave magneter skal oxider af sjældne jordarter først omdannes til rene metaller, en proces, der producerer kaustiske biprodukter, og som udelukkende udføres i Kina i dag. Sims siger, at Molycorp undersøger veje, der er miljøvenlige og ikke er omfattet af intellektuel ejendom ejet af udenlandske virksomheder. Disse metaller skal derefter laves om til legeringer, der er egnede til magneterne, en anden kapacitet, der er koncentreret i udlandet, for det meste i Japan og Tyskland.
Virksomhedens mål er at kontrollere hvert trin langs forsyningskæden, gennem produktion af legeringer og i sidste ende også magneterne. Også her mangler USA infrastruktur og intellektuel ejendomsret, så Molycorp håber på at licensere eller købe patenter på fremstilling af legeringer og vil lave magneter gennem et joint venture med et andet firma.
Ved at blive børsnoteret i juli rejste Molycorp 379 millioner dollars af de 511 millioner dollars, som selskabet mener er nødvendige for at sætte dets projekter på plads inden 2012. En regning, der verserer i Hus og Senatet ville tilbyde lånegarantier til Molycorp og andre investorer i sjældne jordarters miner. Og selskabet har søgt om lånegarantier gennem det amerikanske energiministerium, som vil tage endelig stilling til næste sommer.