美国矿场里藏着的“宝贝矿物”

作者: aeks | 发布时间: 2025-12-29 15:01 | 更新时间: 2025-12-29 15:01

学科分类: 冶金工程 材料科学与工程 环境科学与工程 矿业工程

美国矿场里藏着的“宝贝矿物”
美国矿场里藏着的“宝贝矿物”

关键矿物副产品是指与铜、金、锌或镍等金属伴生的天然元素。这些次要矿物并非采矿作业的主要目标,因此在加工过程中常被分离并丢弃。研究人员称,即使回收少量这些被忽视的材料,也可能对美国供应链产生重大影响。

研究人员发现,若回收90%的此类副产品,“几乎可满足美国所有关键矿物需求;回收1%则能大幅降低大多数被评估元素的进口依赖”。这意味着,即使回收技术稍有改进,也能显著减少对海外资源的依赖。

### 什么是关键矿物及其重要性
关键矿物是对经济和国家安全至关重要,但因国内产量有限或地缘政治不稳定而面临供应风险的材料。在美国,这类矿物包括钴、镍、锰、锂、碲、锗等多种元素。

这些元素在现代科技中发挥关键作用:用于电动汽车的充电电池、风力涡轮机的磁铁、电子产品的半导体以及可再生能源的太阳能电池板。部分元素对国防系统、医疗设备和通信设备也至关重要。

随着清洁能源技术的发展,对这些材料的需求迅速增长。同时,许多关键矿物目前从政治紧张或贸易不确定的地区进口。开发全新矿山可能需要数十年时间,因此替代性国内资源尤为具有吸引力。

### 研究人员如何衡量未开发的矿物潜力
为估算美国国内可回收的此类矿物数量,霍利及其同事整合了两个大型数据集。一个数据库追踪美国联邦许可金属矿的主要大宗商品产量;另一个包含详细的地球化学测量数据,显示全国矿石样本中70种关键矿物的浓度。

通过将产量数据与矿物化学数据相结合,研究团队得以估算出每种关键矿物已被开采加工但未被回收的量。相反,这些材料最终成为矿山废料(也称尾矿),必须进行储存和监测以防止环境危害。

研究发现,在许多情况下,回收不到10%的这些副产品所产生的总价值,会高于美国矿山目前销售的主金属。这表明,如今被视为废料的东西可能成为重要的经济资源。

### 经济、战略及环境效益
回收关键矿物副产品的潜在益处不仅限于经济方面。减少进口依赖将加强与能源、科技和国防相关产业的供应安全,还有助于保护美国免受国际冲突或贸易限制导致的供应中断。

环境方面也有优势:回收有价值的矿物而非丢弃,将减少矿山废料的数量和长期影响,还能创造将加工材料重新用于建筑等领域的新机会。

尽管前景广阔,挑战依然存在。从复杂矿石混合物中回收少量矿物需要先进技术、额外加工步骤和支持性政策。正如霍利所解释的,难点在于实现大规模回收的实用性和成本效益。

不过,研究结果指出了一个很大程度上未被开发的机会。美国现役矿山已在处理电池、清洁能源系统和高科技制造所需的材料。通过有针对性的投资、研究和政策激励,这些隐藏的副产品有望从被丢弃物转变为强大的国内资源。

DOI: 10.1126/science.adw8997

标签: 供应链 关键矿物副产品 国内资源 清洁能源 矿山废料