MP Materials und andere westliche Unternehmen versuchen, in einem von China dominierten Sektor die Versorgung mit verarbeiteten Seltenen Erden aufzubauen, die für die grüne Energiewende benötigt werden.

Die 17 silbrig-weißen Mineralien der Seltenen Erden sind in der Erdkruste nicht ungewöhnlich. Wirtschaftlich rentable Vorkommen sind jedoch schwieriger zu finden, und die eigentliche Seltenheit liegt in dem komplexen Verfahren, mit dem sie in die Materialien zerlegt werden, die für die Herstellung von Dauermagneten benötigt werden, die in einer Reihe von wichtigen Produkten zum Einsatz kommen.

Auf China entfallen etwa 60 % der weltweiten Minenproduktion von Seltenen Erden, aber sein Anteil steigt auf 85 %-90 % der verarbeiteten Seltenen Erden und der Magnetproduktion.

Laut Goldman Sachs gibt es nur fünf nicht-chinesische Raffinerien für Seltene Erden, die in Betrieb sind, gebaut oder wieder in Betrieb genommen werden.

Nachfolgend finden Sie die komplexen Schritte, die Seltene Erden durchlaufen müssen, um als Magnete in Elektrofahrzeugen und Windturbinen eingesetzt zu werden - die beiden wichtigsten Bereiche, die die Nachfrage in den kommenden Jahren antreiben werden.

MINE

Das Erz wird zunächst in einem Tagebau oder einer unterirdischen Mine abgebaut, zerkleinert und zu einer Anlage transportiert, die sich normalerweise in der Nähe der Mine befindet.

Das Erz enthält einen geringen Prozentsatz an Seltenen Erden, aber andere Mineralien werden durch Flotation, magnetische oder elektrostatische Aufbereitung entfernt, um ein gemischtes Seltenerdkonzentrat zu erhalten, das oft 60% bis 70% Seltene Erden enthält.

Andere Betriebe produzieren ein Seltenerdkonzentrat als Nebenprodukt von Bergbauabfällen oder aus anderen Metallen wie Mineralsanden oder Eisenerz.

RADIOAKTIVITÄT

Bestimmte Erzarten, wie z.B. Monazit, müssen einen weiteren Schritt durchlaufen, um radioaktives Thorium oder Uran aus dem Erz zu entfernen, oft unter Verwendung von Säure.

SEPARATION

Einer der schwierigsten Schritte ist die Abtrennung der einzelnen Seltenen Erden voneinander. Die Technologie wurde erstmals nach dem Zweiten Weltkrieg in den Forschungslabors der US-Regierung entwickelt.

Die Trennung kann mit Hilfe der Ionenaustauschtechnologie durchgeführt werden. Sie kann auch mit Lösungsmitteln wie Ammoniak, Salzsäure und Sulfaten durchgeführt werden, obwohl einige dieser Chemikalien giftige Abfälle produzieren, die Krebs verursachen können.

Sogenannte leichte und schwere Seltene Erden müssen verschiedene Trennungskreisläufe durchlaufen, in denen die einzelnen Seltenen Erden extrahiert werden.

Es werden neue, umweltfreundlichere Technologien entwickelt, aber sie sind noch nicht weit verbreitet.

METALLE/ALLOYE

Die abgetrennten Seltenerdoxide oder -carbonate werden dann zu Seltenerdmetallen raffiniert.

Die am häufigsten verwendeten Dauermagnete kombinieren die Seltenen Erden Neodym und Praseodym mit Eisen und Bor, die in einem Vakuum-Induktionsofen zu einer Legierung verarbeitet werden. Geringe Mengen der Seltenen Erden Dysprosium und Terbium werden oft hinzugefügt, um die Hitzebeständigkeit des Magneten zu erhöhen.

MAGNETE

Die Legierungsblöcke werden zerkleinert und in einer Stickstoff- und Argonatmosphäre zu mikrometergroßem Pulver gemahlen, das bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck gesintert wird, bevor es zu Magneten gepresst wird. (Bericht von Eric Onstad; Bearbeitung von Susan Heavey)