Die 17 silbrig-weißen 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 90 % der verarbeiteten Seltenen Erden und der Magnetproduktion.
Im Folgenden werden die komplexen Schritte beschrieben, 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/ALLOIDE
Die abgetrennten Seltenerdoxide werden dann durch Elektrolyse in Seltenerdmetalle umgewandelt.
Die am häufigsten verwendeten Dauermagnete kombinieren die Seltenen Erden Neodym und Praseodym mit Eisen und Bor, die in einem Vakuuminduktionsofen zu einer Legierung verarbeitet werden. Oft werden geringe Mengen der Seltenen Erden Dysprosium und Terbium 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.
