211service.com
Kan de Amerikaanse zeldzame-aarde-industrie zich herstellen?
Zeldzame aardelementen waren obscuur tot het afgelopen jaar, toen China, hun belangrijkste producent, de exportquota voor de materialen aanscherpte. Zeldzame aardelementen worden gebruikt in een groot aantal technologieën, waaronder magneten voor windturbines, hybride auto-accu's, fluorescerende lampen en harde schijven.
Oplopend: De scheidingsfabriek in de Molycorp Mountain Pass-mijn in Californië. Het mijnbouwbedrijf kan $ 400 miljoen besteden aan het uitbreiden van de productie.
China is niet het enige land met aanzienlijke reserves van deze waardevolle materialen; in feite waren de VS hun belangrijkste producent tot de jaren negentig, toen de Chinezen de Amerikanen begonnen te onderbieden op het gebied van kosten. Nu voeren bedrijven in de VS en Australië de productie op twee rijke locaties voor zeldzame aardmetalen op, maar het proces zal jaren duren. Om van rotsen naar de pure metalen en legeringen te komen die nodig zijn voor productie, zijn verschillende stappen nodig die Amerikaanse bedrijven niet langer de infrastructuur of het intellectuele eigendom hebben om uit te voeren.
In tegenstelling tot hun naam, zijn zeldzame aardmetalen overvloedig aanwezig in de aardkorst, en aanzienlijke reserves zijn geconcentreerd in de Verenigde Staten, Australië, Brazilië en andere landen. Volgens de U.S. Geological Survey is er 13 miljoen ton winbare zeldzame aardmetalen in de Verenigde Staten, 5,4 miljoen in Australië en 19 miljoen in Rusland en de buurlanden. In 2009 had China 36 miljoen.
In de jaren zeventig en tachtig produceerde de Mountain Pass-mijn in Californië meer dan 70 procent van de wereldvoorraad. Maar in 2009 werd er geen enkele geproduceerd in de Verenigde Staten, en het zal moeilijk, kostbaar en tijdrovend zijn om het weer op te voeren. Als je stopt met mijnbouw in dit land en de investeringen afnemen, wordt ook expertise op het gebied van geavanceerde technologieën geëxporteerd, zegt Carol Raulston, woordvoerster van de Nationale Mijnbouwvereniging . Zeldzame aarde onderzoeker Karl Gschneidner van het Ames National Laboratory in Iowa ziet ook een gebrek aan wat hij noemt intellectuele infrastructuur voor de ontwikkeling van zeldzame-aardetechnologie in de Verenigde Staten.
De twee mijnen die het snelst de productie zullen opvoeren, zijn Mountain Pass, ontwikkeld door Molycorp , en de Mount Weld-mijn, die wordt ontwikkeld door Lynas , buiten Perth, Australië. Mountain Pass heeft de rand van reeds vastgesteld. Maar het bedrijf kan de processen die in de hoogtijdagen van de mijn werden gebruikt niet gebruiken: ze zijn zowel economisch als ecologisch onhoudbaar.
Verschillende factoren maken de zuivering van zeldzame aardmetalen ingewikkeld. Ten eerste hebben de 17 elementen de neiging om allemaal samen in dezelfde minerale afzettingen voor te komen, en omdat ze vergelijkbare eigenschappen hebben, is het moeilijk om ze van elkaar te scheiden. Ze komen ook vaak voor in afzettingen met radioactieve elementen, met name thorium en uranium. Die elementen kunnen een bedreiging worden als de residuen, het modderige afvalproduct van de eerste stap bij het scheiden van zeldzame aarden van de rotsen waarin ze worden aangetroffen, niet goed worden behandeld.
Mountain Pass raakte in verval in de jaren negentig toen Chinese producenten de mijn begonnen te onderbieden op prijs, terwijl er tegelijkertijd veiligheidsproblemen waren met residuen. Toen de Mountain Pass-mijn op volle capaciteit werkte, produceerde ze elk uur, elke dag van het jaar 850 gallons zoutwater dat deze radioactieve elementen bevatte. De residuen werden via een pijpleiding van 11 mijl naar verdampingsvijvers getransporteerd. In 1998 had Mountain Pass, dat toen eigendom was van een dochteronderneming van oliemaatschappij Unocal, een probleem met lekkages toen de pijpleiding barstte; vier jaar later verviel de vergunning van het bedrijf voor het opslaan van de residuen.
Ondertussen exploiteerden Chinese mijnen gedurende de jaren negentig hun positie op de zeldzame-aardemarkt. De Chinezen begonnen de elementen op te graven als een bijproduct van een ijzerertsmijn genaamd Bayan Obo in het noorden van het land; door beide producten van dezelfde site te krijgen, bleven de prijzen aanvankelijk laag. En het land investeerde in R&D rond de verwerking van zeldzame aardelementen, opende uiteindelijk verschillende kleinere mijnen en moedigde vervolgens fabrikanten aan die deze metalen gebruiken om faciliteiten in het land op te zetten.
Ondertussen groeit de wereldwijde vraag naar zeldzame-aarde-elementen. Dit jaar was de vraag 125.000 ton; tegen 2015 zal het naar verwachting groeien tot 225.000 ton, en Molycorp-woordvoerder Jim Sims merkt op dat deze projectie geen rekening houdt met de windturbine-industrie, die naar verwachting een belangrijke markt zal zijn. State-of-the-art windturbines zoals die zullen worden geïnstalleerd in 's werelds grootste windmolenpark, een 845 megawatt-faciliteit in Oregon, gebruiken zeer efficiënte zeldzame-aarde-magneten. Ze kunnen een tiende van de grootte en het gewicht van vergelijkbare magneten zijn, maar even sterk. Elk van deze magneten vereist een ton zeldzame aardmetalen, zegt Sims.
Molycorp hernieuwde de mijnbouwvergunning voor Mountain Pass en begon in 2004 met eigen R&D. Dit jaar zal het bedrijf 3.000 ton zeldzame aardmetalen verkopen met behulp van steen die werd gewonnen voordat een eerdere vergunning afliep en nieuwe scheidingstechnologieën die het heeft ontwikkeld. Tegen 2012 verwacht Molycorp 20.000 ton per jaar te produceren, en onder de huidige mijnbouwvergunningen zou de capaciteit kunnen verdubbelen tot 40.000 ton. Sims zegt ook dat het bedrijf in 2012 zeldzame-aardeproducten zal produceren tegen de helft van de kosten van de Chinezen. Volgens het bedrijf zullen deze besparingen mogelijk worden gemaakt door verschillende veranderingen, zoals het elimineren van de productie van afvalwater van zout water. Molycorp zal een gesloten-lussysteem gebruiken, waarbij het afval weer wordt omgezet in de zuren en basen die nodig zijn voor de scheiding en de noodzaak om dergelijke chemicaliën te kopen, wordt geëlimineerd. Het bedrijf zal ter plaatse ook een warmtekrachtkoppeling op aardgas installeren om de energiekosten te verlagen.
Maar Gschneidner van Ames Lab merkt op dat een belangrijke kostenbron in het scheidingsproces niet kan worden geëlimineerd: het feit dat het gewoon lang duurt. Gemalen gesteente wordt keer op keer geschud in een mengsel van oplosmiddelen om de elementen op gewicht te scheiden; afhankelijk van de uiteindelijke zuiverheid die nodig is, moet dit 10.000 tot 100.000 keer worden gedaan. Het resultaat wordt vervolgens verkocht als concentraat of behandeld om zeldzame aardmetaaloxiden te produceren.
Zelfs als Molycorp erin slaagt om de scheidingskosten te halveren, kan de volgende stap in de productie voor een hapering zorgen. Zeldzame aardoxiden en concentraten hebben wel een markt, bijvoorbeeld als katalysatoren voor de aardolie-industrie, maar er kunnen geen magneten van worden gemaakt. Om magneten te maken, moeten zeldzame-aardeoxiden eerst worden omgezet in pure metalen, een proces dat bijtende bijproducten produceert en dat tegenwoordig alleen in China wordt gedaan. Sims zegt dat Molycorp paden onderzoekt die milieuvriendelijk zijn en niet vallen onder intellectueel eigendom dat eigendom is van buitenlandse bedrijven. Van deze metalen moeten vervolgens legeringen worden gemaakt die geschikt zijn voor de magneten, een ander vermogen dat in het buitenland is geconcentreerd, voornamelijk in Japan en Duitsland.
Het doel van het bedrijf is om elke stap in de toeleveringsketen te beheersen, door de productie van legeringen en uiteindelijk ook de magneten. Ook hier hebben de VS geen infrastructuur en intellectueel eigendom, dus Molycorp hoopt patenten op het maken van legeringen in licentie te geven of te kopen, en zal magneten maken via een joint venture met een ander bedrijf.
Door in juli naar de beurs te gaan, heeft Molycorp $ 379 miljoen opgehaald van de $ 511 miljoen die het bedrijf nodig denkt te hebben om zijn projecten tegen 2012 te realiseren. huis en de Senaat leninggaranties zou bieden aan Molycorp en andere investeerders in zeldzame aardmijnen. En het bedrijf heeft leninggaranties aangevraagd via het Amerikaanse ministerie van Energie, dat volgende zomer een definitieve beslissing zal nemen.