Factbox: 희토류를 광산에서 자석으로 변환하는 과정의 복잡성

2020년 1월 30일 미국 캘리포니아주 마운틴패스에 있는 MP 머티리얼스 희토류 광산에서 휠 로더 운전자가 트럭에 광석을 채웁니다. REUTERS/Steve Marcus/파일 사진

8월 2일(로이터) - MP 머티리얼즈(MP.N)를 비롯한 서구 기업들은 중국이 지배하는 분야에서 녹색 에너지 혁명에 필요한 가공 희토류 공급 개발을 모색하고 있다.

17가지 은백색 희토류 광물은 지각에서 흔하게 발견됩니다. 그러나 경제적으로 실행 가능한 퇴적물은 찾기가 더 어렵고, 다양한 중요한 제품에 사용되는 영구 자석을 생산하는 데 필요한 재료로 이를 분리하는 복잡한 공정에서 실제 희귀성이 발생합니다.

중국은 전 세계 희토류 광산 생산량의 약 60%를 차지하지만 가공 희토류 및 자석 생산량의 85~90%를 차지합니다.

Goldman Sachs에 따르면 운영, 건설 또는 재가동 중인 비중국 희토류 정제소는 5개뿐입니다.

다음은 희토류가 전기 자동차와 풍력 터빈에 사용되는 자석이 되기 위해 거쳐야 하는 복잡한 단계입니다. 이는 향후 수요를 주도하는 두 가지 주요 영역입니다.

광석은 먼저 노천광이나 지하 광산에서 추출되어 분쇄된 후 일반적으로 광산 현장 근처에 있는 공장으로 옮겨집니다.

광석에는 희토류가 소량 포함되어 있지만 다른 광물은 부유선광, 자기 또는 정전기 처리를 통해 제거되어 종종 60%~70%의 희토류를 포함하는 혼합 희토류 정광이 생성됩니다.

다른 작업에서는 광산 폐기물이나 광물 모래나 철광석과 같은 다른 금속의 부산물로 희토류 농축물을 생산합니다.

모나자이트와 같은 특정 유형의 광석은 종종 산을 사용하여 광석에서 방사성 토륨이나 우라늄을 제거하기 위해 또 다른 단계를 거쳐야 합니다.

가장 어려운 단계 중 하나는 개별 희토류를 서로 분리하는 것입니다. 이 기술은 제2차 세계대전 이후 미국 정부 연구소에서 처음 개발되었습니다.

이온 교환 기술을 사용하여 분리를 수행할 수 있습니다. 암모니아, 염산, 황산염과 같은 용제를 사용해도 가능하지만 일부 화학물질은 암을 유발할 수 있는 독성 폐기물을 생성합니다.

소위 가벼운 희토류와 무거운 희토류는 개별 희토류가 추출되는 서로 다른 분리 회로를 거쳐야 합니다.

보다 친환경적인 새로운 기술이 개발되고 있지만 아직 널리 사용되지는 않습니다.

분리된 희토류 산화물이나 탄산염은 희토류 금속으로 정제됩니다.

가장 널리 사용되는 영구 자석은 희토류 네오디뮴과 프라세오디뮴을 철, 붕소와 결합하여 진공 유도로에 넣어 합금을 형성하는 것입니다. 자석의 내열성을 높이기 위해 소량의 희토류 디스프로슘과 테르븀을 첨가하는 경우가 많습니다.

합금 잉곳은 질소와 아르곤 분위기에서 분해되어 미크론 크기의 분말로 제트 밀링됩니다. 이 분말은 자석으로 압축되기 전에 "소결"이라는 고온 및 압력 과정을 거칩니다.

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