A zöld technológiák szennyes titkai: a ritkaföldfémláz és erdélyi vonatkozásai

Sc Y

La Ce Pr Nd Sm Eu

A zöld technológiák “szennyes” titkai: a ritkaföldfémláz és erdélyi vonatkozásai

Gd Tb Dy Ho Er

Tm Yb Lu

Dr. Márton István Genfi Tudományegyetem (Svájc) Babeş-Bolyai Tudományegyetem (Kolozsvár)

2010. november 20. Kolozsvár

Erdélyi Múzeum-Egyesület Őszi Tudományos Konferencia

1

A ritkaföldfémek * geokémiája * gyakorisága * ásványtana * felhasználása

A ritkaföldfémek és rokon elemek: Sc, Y és a lantanoidák (± U, Th)

Ritkaföldfémláz: * gazdaság földtani kitekintés * EU-s stratégia * környezeti szempontok A ritkaföldfémtelepek ércgenetikája

Erdélyi példák és lehetőségek Összefoglalás

www.gekko.ro

Az elemek periódusos rendszere és geokémiai osztályozásuk (White, 2001; Harangi, online geokémiai kurzus-ELTE) 2010. november 20. Kolozsvár


2/14


Ritkák-e a ritkaföldfémek a földkéregben? Gazdaságilag jelentős fémdúsulás (érctelep) geokémiai tényezői Átlagos Tipikusan kéregbeli kitermelhető Koncentrációs gyakoriság koncentráció faktor

Az elemek gyakorisága a földkéregben : Al Fe Cu Ni Zn Sn REO Au Pt

Ritkaföldfémláz: * gazdaság földtani kitekintés * EU-s stratégia * környezeti szempontok

8.2% 5.6% 55 ppm 75 ppm 70 ppm 2 ppm 10-100 ppm 4 ppb 5 ppb

30% 50% 1% 1% 3% 0.50% 1-2% 5 ppm 5 ppm

x4 x9 x180 x130 x400 x2500 x1000 x1250 x1000

A ritkaföldfémtelepek ércgenetikája

Elemgyakoriságot befolyásoló tényezők: belső (atomszerkezet, kötés, vegyérték, atom/ion méret) és külső (nyomás, hőmérséklet, redox, pH) tulajdonságok.


www.gekko.ro



3/14

A ritkaföldfémek * geokémiája * gyakorisága * ásványtana * felhasználása Ritkaföldfémláz: * gazdaság földtani kitekintés * EU-s stratégia * környezeti szempontok

A ritkaföldfémtelepek ércgenetikája Erdélyi példák és lehetőségek Összefoglalás

www.gekko.ro

Számos ritkaföldfém tartalmú ásvány, változatos könnyű vs. nehéz RFF tartalommal. Gazdasági jelentőségű: bastnäzit, monacit, xenotim és ion adszorpciós agyagok. 1. A RFF elemek közös tulajdonsága, hogy +3 iontöltésük van, csupán a Ce és Eu szerepelhet más iontöltéssel is (+4, illetve +2) bizonyos oxidációs körülmények között. Az ionos kötés ellenére a RFF elemek kevéssé oldódnak vizes oldatokban, azaz alapvetően immobilisak. 2. Ionsugaruk a lantántól fokozatosan csökken a lutécium felé, aminek következtében a lantán és közelében lévő RFF elemek erősebben inkompatibilisek, mint a nehéz RFF elemek. 3. A RFF elemek között számos radioaktívan bomló izotóp van (pl. 147Sm/143Nd).

Bastnäzit, Pakistan

Bastnäzit*

Monacit*

La2O3

13.02

16.08

Ce2O3

35.11

32.35

Nd2O3

13.08

10.92

Gd2O3

3.02

1.24

Xenotim - YPO4

Yb2O3

0.02

0.11

ThO2

0.01

3.62

Ion adszorpciós agyagok

Sm2O3

0

1.973

Bastnäzit - (Ce, La)CO3F

Monacit - (Ce,La,Nd,Th)PO4



*Tipikus RFF tartalom orotvai bastnäzitban és monacitban. (Hirtopanu et al. 2010)

4/14


Mire használjuk a ritkaföldfémeket? Zöld- & high-technológiák helyetesíthetetlen nyersanyaga! Eszköz


Mágnesek NiMH elemek, akumulátorok Kőolajtermékek katalizátora Fluidum katalizátor


Foszforok

Erdélyi példák és lehetőségek

Ritkaföldfém Nd, Pr,Dy, Tb, Sm La, Ce, Pr, Nd Ce, La, Nd

La, Ce, Pr, Nd Eu, Y, Tb, La, Dy, Ce, Pr, Gd

Porító anyagok

Ce, La, Pr

Speciális üveg

Ce, La, Nd, er, Gd, Yb

2006-ös vs. 2012-es igény (tonna)

Felhasználás

20500 vs. 42000 (13%/év) Bubrid autók, szélerőművek 17000 vs. 43000 Hibrid autók, újra tölthető (17%/év) elemek 21500 vs. 32000 Emisszió csökkentő (7%/év) adalékok 5500 vs. 13000 (7%/év) 8500 vs. 14000 LCD Tv monitorok, (9%/év) fluoreszkáló anyagok 14000 vs. 21000 Monitorok, számítógép (7%/év) alkatrészek 13000 vs. 14000 Optikai üvegek, digitális (1%/év) kamerák

Összefoglalás

www.gekko.ro



5/14


A világ RFF termelését Kína uralja, amely az elmúlt fél évben drasztikus export korlátozásokat vezetett be



www.gekko.ro

Kínai RFF bányászat problematikái: -Környezetvédelmi problémák, fekete gazdaság jelenléte, olcsó munkaerő, belső piac ellátásának veszélye 10-15 éves távon 2010. november 20. Kolozsvár


6/14


2009-2010 során az RFF fémpiaci árak erős emelkedéssel reagáltak a nyersanyag-ellátási aggodalmakra (forrás: KBFO)



REO = Totál RFF oxid

www.gekko.ro



7/14


Az ásványi nyersanyag-ellátás problématikája az EU-ban (lásd: Critical raw materials for the EU, 2010. július 30.-i szakjelentés, http://ec.europa.eu)



www.gekko.ro



8/14


Termelés (kizárólag Kína) és kutatás alatt álló RFF érctelepek globális eloszlása (forrás: Wats, 2010, Industrial Minerals)



www.gekko.ro

(1) Lynas Corp., (2) Molycorp Minerals, (3) (4) Great Western Minerals, (5) Alkane Resources, (6) Vietnamese govt./Toyota Tsusho/Sojitz, (7) Arafura Resources, (8) Avalon Rare Metals, (9) Kazatomprom/Sumitomo, (10) Stans Energy, (11) Greenland Minerals and Energy, (12) Rare Element Resources, (13) Pele Mountain Resources, (14) Quest Rare Metals, (15) Ucore Uranium, (16) US Rare Earths, (17) Matamec Explorations, (18) Etruscan Resources, (19) Montero Mining, (20) Tasman Metals, (21) Neo Material Technologies/Mitsubishi



9/14



www.gekko.ro

Erőforrás/nyersanyag igény (bányászat) és a fenntartható fejlődés fogalmának kapcsolata 1. A jelenlegi RFF bányászat, kohászat és szállítás számos környezeti problémát felvet. 2. RFF telepek globális eloszlása továbbra sem garantálja a fenntartható fejlődést (és kapcsolódó technológiák elterjedését).

3. Az RFF érckutatás és bányászat kihívása nemcsak a jelenlegi tendencia kielégítése, hanem a zöld-technológiák térnyelésével fennálló gyors nyersanyag igény növekedés is. A jelenlegi REO igény és a jövőre becsült felhasználás trendek (tonna)




10/14


Ércgenetikai vonatkozások: alkáli magmatizmus ércképző szerepe (inkompatibilis elemek), ill. a pegmatitos és hidrotermás fázisokban való dúsulás Alkáli gránit-szienit-gabbró gyűrűs komlexumok (Molnár, 2010):

RFF



www.gekko.ro



11/14



Ércgenetikai vonatkozások: alkáli magmatizmus ércképző szerepe (inkompatibilis elemek), ill. a pegmatitos és hidrotermás fázisokban való dúsulás Niggli-diagram (1929): a magmás rendszerek kristályosódási szakaszai és az ércgenetikai környezetek közti összefüggés. Bináris komponensű (illó és refraktár = szilikátos, oxidos) magmás rendszer fejlődése hőmérséklet, nyomás és összetétel függvényében.

b1

a1

Hőmérséklet


Likvid fázis (magma)

Ortomagmás

a2

b2

a3 a4

b3

Szilárd + gőz vagy oldat fázis

Pegmatitos Pneumatolitos

b4

Hidrotermás Szolfatárás

www.gekko.ro

Illó (gőz) 100%

50% Összetétel


Refraktár 100% Nyomás Erdélyi Múzeum-Egyesület Őszi Tudományos Konferencia

12/14


Erdély földtani viszonyai kedvezőek az alkáli magmatizmushoz kapcsolódó RFF ércesedésnek is és a pegmatitos dúsulásnak is


?



?

Összefoglalás

www.gekko.ro

© IGME, Európa földtani térképe 2010. november 20. Kolozsvár


13/14

A ritkaföldfémek * geokémiája * gyakorisága * ásványtana * felhasználása Ritkaföldfémláz: * gazdaság földtani kitekintés * EU-s stratégia * környezeti szempontok A ritkaföldfémtelepek ércgenetikája


Összefoglaló 1. A zöld technológiák igénye által hajtva és a kínai nyersanyag export korlátozások miatt a RFF piac új kihívások elé néz, amely új érckutatási stratégiákat igényel. 2. A társadalom számára nélkülözhetetlen bányászati tevékenység és a környezeti fenntarthatósághoz szükséges környezeti szemlélet nem antagonisztikusai egymásnak, de csak természet- ésk örnyezettudományi szemléletű gazdaságfejlesztéssel lehet a fenntartható fejlődést remélni. 3. Az erdélyi ásványi nyersanyag készletek fontos potenciállal rendelkeznek az EU-s fejlődési stratégiák keretében és a hagyományos ásványtani és geokémiai munkákra kiemelt szerep hárul ezen az (új) területen (is).

Összefoglalás

Köszönöm a figyelmet! www.gekko.ro



14/14

A zöld technológiák szennyes titkai: a ritkaföldfémláz és erdélyi vonatkozásai

Recommend Documents