ARPA-E向16个项目授予3900万美元，以发展国内关键矿产供应链
美国能源部 (DOE) 高级研究计划署能源部 (ARPA?E)将向12 个州的 16 个项目提供 3900 万美元的资金，以发展国内关键矿产供应链，增加清洁能源所需关键元素的国内供应过渡。
由大学、国家实验室和私营部门牵头的选定项目旨在开发商业上可扩展的技术，以增加国内铜、镍、锂、钴、稀土元素和其他关键元素的供应。
未来几十年，全球对国家经济脱碳所需的关键矿物的需求预计将增加 400-600%，美国对这些矿物越来越依赖外国来源。值得注意的是，关键要素的开采、加工和生产面临挑战，这些要素通常位于少数地缘政治敏感地区。获 取 更多前沿科技?研究 进展访问：https://byteclicks.com
这些项目被选为 ARPA-E 负排放资源回收 (MINER) 计划的采矿创新的一部分。MINER计划资助技术研究，以提高矿物产量，同时减少所需的能源和碳排放，以开采和提取与能源相关的矿物。具体而言，该计划调查潜在的 CO?2活性矿石，以解锁净零或净负排放技术。
作为 MINER 计划的一部分，选定的项目有：
德克萨斯大学阿灵顿分校。?回收：电化学锂和镍萃取与二氧化碳矿化同时进行（2,999,997 美元）。
德克萨斯大学阿灵顿分校将开发声学刺激和电解质子生产，从含有钙 (Ca) 和镁 (Mg) 的 CO?2反应性矿物和岩石中生产锂 (Li) 和镍 (Ni)，同时将 CO?2隔离在碳酸盐固体形式。这些技术使用电力在低于沸点的温度下从周围的矿物基质中提取有价值的金属离子。原料将包括富含锂/镍/钙/镁的火成岩和沉积矿物。
首先，将电势施加到水以同时产生酸度和碱度。在声学刺激下，固体原料将溶解在酸性阳极液中。氢氧化钙和氢氧化镁暴露于 CO?2将导致 CO?2封存。
哥伦比亚大学。?用于能源转型的国内金属湿法冶金生产（2,949,395 美元）。
哥伦比亚大学将开发对环境影响较小的新工艺，以比最先进工艺更低的成本从富含橄榄石的矿山中获取能源相关金属。橄榄石是一种 CO?2反应性废物，可在从空气中捕获碳后作为尾矿返回。
哥伦比亚将提高其合作伙伴采矿作业中镍 (Ni) 和铜 (Cu) 的产量，同时增加每公斤金属捕获的碳量。创新基于最近发现的快速矿物浸出动力学。化学工艺可以替代冶炼厂来处理硫化物矿物。该技术已被证明可用于硫化铜矿物，这将提高铜的产量，最终提高镍的产量。
石灰华技术。?用于关键金属浓缩和矿物碳封存的电解酸回收的异地尾矿浸出和红土化（2,000,000 美元）。
石灰华将推出一个变革性工艺，将采矿废物或尾矿的强酸处理与电解酸回收相结合。浸出的关键元素以氧化物形式回收，而碳酸盐矿物则使用空气中的二氧化碳 (CO?2?) 沉淀。石灰华将开发 1 吨/天 CO?2的设计基础去除系统，以展示该概念的技术可行性和商业可行性，将其从概念验证到现场就绪。如果成功，该项目将提供一种商业上可行的方法，最大限度地提高国内资源的关键元素产量，同时最大限度地减少对环境的影响，并可能每年封存数亿吨二氧化碳。
哈佛大学。?开发先进的 NMR 技术来预测和监测 CO?2储存和矿化，以增强采矿勘探和运营（1,889,308 美元）。
哈佛大学 (Harvard) 将开发先进的核磁共振 (NMR) 方法来评估CO?2反应性岩石中 CO?2矿化的化学性质。与这些岩石的反应能够永久隔离 CO?2，??并促进矿物提取。矿化反应只发生在被CO?2占据的孔隙中；因此，了解 CO?2岩石孔隙中的运输和分布是有效矿化和封存的关键。NMR测井允许准确评估CO?2反应性岩层，以优化油田开发，以经济地部署采矿和碳储存。哈佛将把 CO 2注入和强化采矿的生产领域扩大100%。
太平洋西北国家实验室。?重新开采赤泥废料以进行 CO?2捕获和储存以及关键元素回收 (RMCCS-CER)（1,000,000 美元）。
太平洋西北国家实验室 (PNNL) 将推进原位和非原位技术，以确定各种钠稀土元素 (REE) 碳酸盐、REE（羟基）碳酸盐、REE 磷酸盐和 REE（氧）氢氧化物的溶解度和热力学性质在各种溶液、压力和温度条件下，无论是否存在二氧化碳 (CO?2?)。该团队将利用这些结果构建一个数据库，以优化有效回收赤泥废物中与能源相关的矿物质的条件。
内华达大学里诺分校。?用于稀土矿物节能分离的加速反应碳化过程 (ARCP) – 3,300,000 美元。
内华达大学里诺分校将开发和测试一种加速反应碳化过程，以改善矿物释放、节能粉碎（研磨）以及增强稀土元素与低品位含氟碳铈矿的分离。高压磨辊将对矿石进行预破碎以产生内部微裂纹，这将有助于随后的碳化和研磨过程。碳化反应将含 REE 的硅酸盐矿物转化为含 REE 的碳酸盐矿物。从硅酸盐到碳酸盐的碳化反应会软化矿物，因此将粉碎能量降低 50%，并使稀土元素的总产量至少提高 20%。
密苏里科技大学?使用负碳草酸盐化反应降低粉碎能量并提高与能量相关的矿物产量（2,045,715 美元）。?密苏里科技大学旨在建立一条新途径，通过以下途径从 CO 2反应性和低品位硅酸盐原料（例如贫矿石、矿山废料和地质地层）
中提取能源相关矿物，例如镍和钴一种使用 CO?2的新型预处理– 或生物质衍生的有机酸，可有效溶解硅酸盐并释放金属。逐渐溶解之后会沉淀出草酸盐产物，将庞大的硅酸盐岩石变成微米级的晶体颗粒和无定形二氧化硅。微米级晶体颗粒减少了选矿过程中对能源密集型粉碎的需求，分离出的结晶草酸盐将使用湿法冶金方法进一步加工，以分离所需的能源相关矿物。
德克萨斯大学奥斯汀分校。?用于提高矿物回收率的碳负反应驱动裂化：Ni-Co-PGE 矿床的原位测试（4,997,015 美元）。
德克萨斯大学奥斯汀分校将进行原位注入溶解在水中的 CO?2以（1）通过负碳反应（碳矿化）永久隔离 CO?2?，（2）通过反应驱动的裂化使岩石发生化学断裂在采矿之前将提取和粉碎能量减少至少 50%，(3) 用碳酸盐代替 CO?2反应性岩石废料以减少分离所需的能量，提高精矿品位，并增加矿石回收率，以及 (4) 延长使用寿命矿山作为 CO?2矿石耗尽后下沉。该方法适用于世界范围内以超镁铁矿为主体的采矿作业，易于扩展，并且可以与化学强化和随后的异地碳化步骤相结合，以最大限度地提高 CO?2封存和关键矿产产量，以应对气候变化并确保美国的关键矿产供应.
爱达荷国家实验室。?负碳原位采矿的综合电液压裂和实时监测（3,143,000 美元）。
爱达荷国家实验室 (INL) 将开发一种新的矿物提取技术，以转化 CO?2反应性一旦该技术成熟，它就有可能取代昂贵、能源密集型、高碳足迹的地下/露天采矿。INL 将使用创新的电动水力压裂方法刺激镁铁质-超镁铁质矿体，然后原位循环优化的金属浸出液，其中含有 CO?2用于能源相关的矿物浸出和 CO?2矿化。联合原位采矿和碳化概念可以提供高达 80% 的目标能源相关矿物的回收率，并矿化高达 60wt% 的 CO?2。
科罗拉多矿业学院。?使用尖端岩心扫描技术和先进的机器学习算法对矿床的碳化潜力进行块建模（1,159,337 美元）。?科罗拉多矿业学院将开发一种新的技术解决方案，使矿业公司能够使用尖端的 X 射线荧光岩心扫描技术和先进的机器对 CO?2反应性铜镍铂族元素矿床的碳化潜力进行定量建模学习技巧。定量模型将首次对矿床的总碳化潜力进行成本效益分析，以证明采用负排放技术将成为矿山可行性研究的一个组成部分。
密歇根理工大学?从低品位浸染硫化物矿床和尾矿中减少能源并提高关键矿物的回收率（2,467,817 美元）。.?密歇根理工大学 (MTU) 通过将 CO 2储存在 CO?2反应性矿物中并回收 80% 的能源相关矿物，与目前的初级镍提取方法相比，每加工一吨矿石
将减少 10 wt% CO?2当量来自尾矿中的硫化物和含镍硅酸盐矿物。MTU 将展示 (1) 200 kg CO?2处理后 4 小时内将每吨富镁和富铁硅酸盐矿物储存在尾矿中，与现有技术相比，能耗降低 10%，以及 (2) 镍收率恢复 50-80%来自国内低品位浸染硫化矿。据估计，每年将有 220 万吨 CO?2被封存在永久安全储存的尾矿中，每加工一吨矿石可减少 100 千克 CO?2当量。
弗吉尼亚理工学院和州立大学在碳矿化过程中从 CO?2活性矿物中回收能源相关元素。（2,200,000 美元）。
弗吉尼亚理工学院和州立大学（弗吉尼亚理工大学）将开发一种创新的碳矿化/金属提取技术（CMME），该技术能够在直接和间接碳矿化过程中回收能源相关元素。弗吉尼亚理工大学将在直接碳矿化过程和间接碳矿化过程的矿物溶解步骤中引入有机相。能量相关元素在溶解后立即被萃取到有机相中，而碱土和其他主要元素则留在水溶液中进行碳矿化。有机相中的能量相关元素可以通过先进的分离技术进一步提纯和分离。
约翰霍普金斯大学。?通过酸和碱的节能电合成实现脉石矿物的负碳开采（2,000,000 美元）。
约翰霍普金斯大学将开发从脉石矿物中可持续开采锰 (Mn)、钴 (Co)、镍 (Ni)、铜 (Cu) 等关键元素。该技术基于强大的酸碱化学和可再生电力作为电源。它将能够使用非常规矿物资源来开采与能源相关的关键金属。它还将避免高温热化学处理，最大限度地减少危险化学废物的排放，并大大减少采矿业的碳排放。拟议的过程代表了一种可持续的方法，可增加向清洁能源过渡所需的关键材料的国内供应。
哥伦比亚大学。?具有集成碳矿化和关键金属电化学分离的创新搅拌介质研磨反应器（关键 SMM-e）（2,500,000 美元）。
哥伦比亚大学将开发一种更节能、高度集成的可再生能源驱动的碳矿化和从低品位矿石中回收金属的技术。该概念将同时实现金属增值和 CO?2通过自生的反应性粉碎反应器系统进行封存，该反应器系统可以同时提供高比表面积的矿物颗粒，并通过去除富含硅的钝化层来加速矿物溶解。这种方法降低了粉碎能源消耗，并且可以与可持续碳矿化和使用选择性氧化还原途径的关键能源矿物的电化学回收相结合。
肯塔基大学研究基金会。?开发通过碳矿化和生物碳固定来减少粉碎能量和与能量相关的矿物提取的碳负过程（3,500,000 美元）。
肯塔基大学提出的技术将使用在运营的矿山和加工操作中或附近排放的 CO?2来将研磨过程中消耗的能源减少 50% 以上，同时将关键能源相关矿物的回收率提高 20% 或更多。在这种方法中，CO?2将与含有有价值矿物，尤其是铜 (Cu) 和稀土元素 (REE) 的矿石混合，以提高研磨和分离的效率。该项目将提供一种使用废弃 CO 2的新型负碳工艺，以增加可回收的有价值的能源相关矿物的数量。
Phoenix Tailing ?CO?2?GONE – 用于镍提取的矿石 CO?2气化（1,275,000 美元）。
Phoenix Tailing 的 CO?2?GONE 工艺使用和回收二氧化碳 (CO?2 )，通过 CO?2碳化从富含铁和铝的矿石中提取能源相关矿物，主要是镍 (Ni) 和镁 (Mg)?。在高压、高温和混合下使用 CO?2会破坏岩石结构，并允许更多地提取与能量相关的元素，如 Ni 和 Mg，然后将其转化为金属碳酸盐（NiCO?3、MgCO?3）。生成的 NiCO?3和 MgCO?3用氨（NH3）进行化学分离和精制，生成高纯度氧化镍（NiO）和碳酸镁。该过程是负碳的，隔离CO?2，??并回收CO?2和NH?3以保持系统高效运行。
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