Factbox: La complessità della trasformazione delle terre rare dalla miniera al magnete

Un operatore di una pala gommata riempie un camion di minerale presso la miniera di terre rare MP Materials a Mountain Pass, California, USA, 30 gennaio 2020. REUTERS/Steve Marcus/file Photo

2 agosto (Reuters) - MP Materials (MP.N) e altre società occidentali stanno cercando di sviluppare forniture di terre rare lavorate necessarie per la rivoluzione dell'energia verde in un settore dominato dalla Cina.

I 17 minerali delle terre rare bianco-argentei non sono rari nella crosta terrestre. Ma i depositi economicamente sostenibili sono più difficili da trovare, e la vera rarità sta nel complesso processo di separazione dei materiali necessari per produrre magneti permanenti utilizzati in una gamma di prodotti critici.

La Cina rappresenta circa il 60% della produzione globale di miniere di terre rare, ma la sua quota sale all’85%-90% della produzione di terre rare lavorate e di magneti.

Secondo Goldman Sachs, ci sono solo cinque raffinerie di terre rare non cinesi in funzione, in costruzione o in rimessa in servizio.

Di seguito sono riportati i passaggi complessi che le terre rare devono compiere per diventare magneti utilizzati nei veicoli elettrici e nelle turbine eoliche, le due aree principali che guideranno la domanda nei prossimi anni.

Il minerale viene prima estratto da una miniera a cielo aperto o sotterranea, frantumato e spostato in un impianto, solitamente vicino al sito minerario.

Il minerale contiene una piccola percentuale di terre rare, ma altri minerali vengono rimossi mediante flottazione, lavorazione magnetica o elettrostatica per produrre un concentrato misto di terre rare che spesso contiene dal 60% al 70% di terre rare.

Altre operazioni producono un concentrato di terre rare come sottoprodotto dei rifiuti minerari o di altri metalli come sabbie minerali o minerali di ferro.

Alcuni tipi di minerale, come la monazite, devono sottoporsi a un ulteriore passaggio per rimuovere il torio o l'uranio radioattivo dal minerale, spesso utilizzando l'acido.

Uno dei passaggi più difficili è separare le singole terre rare l'una dall'altra. La tecnologia è stata sviluppata per la prima volta dopo la seconda guerra mondiale nei laboratori di ricerca del governo statunitense.

La separazione può essere ottenuta utilizzando la tecnologia di scambio ionico. Può anche essere fatto utilizzando solventi come ammoniaca, acido cloridrico e solfati, sebbene alcuni di questi prodotti chimici producano rifiuti tossici che possono causare il cancro.

Le cosiddette terre rare leggere e pesanti devono passare attraverso diversi circuiti di separazione dove vengono estratte le singole terre rare.

Sono in fase di sviluppo nuove tecnologie più rispettose dell’ambiente, ma non sono ancora ampiamente utilizzate.

Gli ossidi o i carbonati delle terre rare separati vengono quindi raffinati in metalli delle terre rare.

I magneti permanenti più utilizzati combinano le terre rare neodimio e praseodimio insieme a ferro e boro, che vengono messi in un forno a induzione sotto vuoto per formare una lega. Piccole quantità di terre rare disprosio e terbio vengono spesso aggiunte per creare maggiore resistenza al calore nel magnete.

I lingotti di lega vengono scomposti e macinati a getto in un'atmosfera di azoto e argon fino a ottenere una polvere di dimensioni micron, che passa attraverso un processo ad alta temperatura e pressione chiamato "sinterizzazione" prima di essere pressata nei magneti.

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