近日，我国科学家在稀土电驱开采技术方面取得新的重大进展，克服了规模化应用中的技术瓶颈，使稀土采收率大于95%，浸取剂用量减少80%，开采时间缩短70%，所需电能节约60%，向环境排放的氨氮量降低95%，表现出更好的经济效益和环境友好度。

该成果由中国科学院广州地球化学研究所（下称“广州地化所”）朱建喜研究员、何宏平院士团队完成，于北京时间1月6日在线发表在《自然-可持续》。

开发出新材料和新策略

稀土，被称为“工业维生素”和“新材料之母”，是现代工业中不可或缺的重要元素，也是大国博弈中的关键战略资源。

风化壳型稀土矿是我国优势矿种，为全世界提供了90%以上的中重稀土。然而，传统的风化壳型稀土开采工艺——铵盐原地浸取技术存在生态环境破坏严重、浸出周期长、资源利用效率低等问题，2018年以后已被我国禁用。

为解决风化壳型稀土矿绿色高效开采的问题，2023年广州地化所率先提出了一种绿色、高效、经济和快速的电驱开采技术理念，完成了原理可行性验证并取得初步的实验成果。

但在实际产业化应用的过程中，该技术仍面临一系列问题和挑战。

为此，朱建喜、何宏平团队深入凝练科学问题及核心技术攻关，进一步发展和完善了稀土电驱开采新技术。通过研发新型防腐蚀低阻耗的惰性导电材料，设计高压防渗策略，以及创新性地采用周期性交替通电方法，将该技术成功应用于5000吨土方规模的稀土矿中试开采。

比如，针对常规金属电极在土壤环境中易被腐蚀的问题，研究团队开发了一种新型塑料导电电极。该电极具有优异的导电性和良好的耐电流冲击能力。同时，由于塑料表面的疏水性，该电极能够防止电化学腐蚀和减少水电解，并因其柔韧性可以更紧密地贴合矿体表面，从而提高电驱开采过程的效率。

更经济也更环境友好

矿山结构复杂、裂隙发育严重，浸取剂和稀土浸出液在重力作用下常沿着裂隙快速迁移，“跑冒滴漏”，导致稀土采收率降低。

为此，研究团队设计了一种高压防渗策略，通过高压电场将浸出液封闭在指定收集区，同时利用电迁移和电渗原理，把稀土浸出液“赶”向集液池。

在实际开采过程中，电极数量众多并相互干扰，且长时间通电会引起电荷累积，降低通电效率并增加能耗。为此，研究团队设计了周期性交替通电方法。通过周期性切换阳极与阴极，有效减少了电极极化现象，提升了电流效率。

此外，通过给局部区域轮换通电，利用停电期间的额外扩散作用促进了浸取剂和稀土离子的交换反应，提高了稀土采收率。相比给全区域同时通电，该方法可显著节约电能，降低了成本。

这些创新策略，有效避免了传统开采中的“跑冒滴漏”，解决了传统开采中稀土浸出液无序流动和环境污染的难题。

通过60天的通电开采，工业试验的稀土采收率达到了95%以上，而新技术与传统开采技术的经济成本相当。

“经济账”算得过来的同时，新技术还大幅减少了传统工艺中的后期环境成本和生态修复费用。

“减少了排放，也意味着降低了环境修复成本。”团队成员介绍，环境监测结果表明，采用新技术后，地下水和地表水中的氨氮排放量（属于工艺中的主要污染物）相比传统开采工艺减少了95%，极大降低了稀土开采的环境影响。

南方+记者 钟哲

通讯员 孔令竹