中國科學院廣州地球化學研究所在稀土電驅開采技術方麵取得新進展，克服了規模化應用中的技術瓶頸，使稀土采收率大於(yu) 95%，浸取劑用量減少80%，開采時間縮短70%，所需電能節約60%，向環境排放的氨氮量降低95%，表現出潛在的經濟可行性。

　　最新研究成果於(yu) 北京時間2025年1月6日在線發表在《自然-可持續》（Nature Sustainability）。

　　傳(chuan) 統技術亟待提升

　　稀土是世界性戰略礦產(chan) 資源。風化殼型稀土礦是我國優(you) 勢礦種，為(wei) 全世界提供了90%以上的中重稀土。

　　然而，傳(chuan) 統的風化殼型稀土開采工藝——銨鹽原地浸取技術存在生態環境破壞嚴(yan) 重、浸出周期長、資源利用效率低等問題，2018年以後已被我國禁用。

　　為(wei) 解決(jue) 風化殼型稀土礦綠色高效開采的問題，2023年廣州地化所率先提出了一種綠色、高效、經濟和快速的電驅開采技術理念，完成了原理可行性驗證並取得初步的實驗成果。

　　但在實際應用過程中，該技術仍麵臨(lin) 一係列問題和挑戰，主要包括電極在潮濕和侵蝕性環境中長期運行的穩定性、大規模礦區應用時可能出現的浸出液泄漏，以及地下水文條件和礦體(ti) 結構對稀土采收率的複雜影響。

　　電驅開采新技術

　　為(wei) 此，廣州地化所朱建喜研究員、何宏平院士團隊通過深入凝練科學問題及核心技術攻關(guan) ，進一步發展和完善了稀土電驅開采新技術，通過研發新型防腐蝕低阻耗的惰性導電材料，設計高壓防滲策略，以及創新性地采用周期性交替通電方法，將該技術成功應用於(yu) 5000噸土方規模的稀土礦中試開采。

　　針對常規金屬電極在土壤環境中易被腐蝕的問題，研究團隊開發了一種新型塑料導電電極。該電極具有優(you) 異的導電性（200 S/m）和良好的耐電流衝(chong) 擊能力（70 A，兩(liang) 個(ge) 月無損）。同時，由於(yu) 塑料表麵的疏水性，該電極能夠防止電化學腐蝕和減少水電解，並因其柔韌性可以更緊密地貼合礦體(ti) 表麵，從(cong) 而提高電驅開采過程的效率。

　　實際礦山結構複雜、裂隙發育嚴(yan) 重，浸取劑和稀土浸出液在重力作用下常沿著裂隙快速遷移、泄漏，導致稀土采收率降低。為(wei) 此，研究團隊設計了一種高壓防滲策略，通過高壓電場將浸出液封閉在指定收集區，同時利用電遷移和電滲原理控製稀土浸出液向集液池定向遷移。這一創新策略有效避免了傳(chuan) 統開采中的“跑冒滴漏”，解決(jue) 了傳(chuan) 統開采中稀土浸出液無序流動和環境汙染的難題，為(wei) 高效、安全的稀土開采提供了創新性解決(jue) 方案。

　　在實際開采過程中，電極數量眾(zhong) 多並相互幹擾，且長時間通電會(hui) 引起電荷累積，降低通電效率並增加能耗。為(wei) 此，研究團隊設計了周期性交替通電方法。通過周期性切換陽極與(yu) 陰極，有效減少了電極極化現象，提升了電流效率。此外，通過給局部區域輪換通電，利用停電期間的額外擴散作用促進了浸取劑和稀土離子的交換反應，提高了稀土采收率。相比給全區域同時通電，該方法可顯著節約電能，降低了成本。

　　具有良好應用前景

　　通過60天的通電開采，工業(ye) 試驗的稀土采收率達到了95%以上。環境監測結果表明，地下水和地表水中的氨氮排放量相比傳(chuan) 統開采工藝減少了95%，極大降低了稀土開采的環境影響。

　　基於(yu) 技術經濟分析，電驅開采技術在不計入環境修複成本的情況下，與(yu) 傳(chuan) 統開采技術的成本相當，但傳(chuan) 統工藝的後期環境成本和生態修複費用（主要是氨氮汙染）通常較高。電驅開采技術展現出潛在的經濟可行性和環境優(you) 勢。

　　相關(guan) 係列研究成果發表在《自然-可持續》（Nature sustainability）（2023, 2025）、《創新》（The Innovation）（2024）、《化學工程雜誌》（CEJ）（2024）、《稀土學報》（JRE）（2024）等，授權專(zhuan) 利12件（包含3件國際專(zhuan) 利）。（中科院之聲）