De mineralen met een hoge dichtheid in de kaolienmijnen in Georgia zijn potentiële bronnen van zeldzame aardelementen, inclusief de zware zeldzame-aarde-elementen waar veel vraag naar is voor veel belangrijke toepassingen en die meestal vanuit China in de Verenigde Staten worden geïmporteerd, volgens een onderzoek onder leiding van Georgia State University en Thiele Kaolin Co.

Zeldzame aardelementen worden gebruikt om kritische producten te maken, inclusief contrastmiddelen voor magnetische resonantie beeldvorming (MRI), Röntgenversterkende schermen, draagbare röntgenapparaten, medische lasers, glasvezel, optische lenzen, druksensoren, monitoren en televisieschermen, fluorescentielampen, oplaadbare batterij-elektroden en permanente magneten.

Er zijn 17 zeldzame-aarde-elementen, die de 15 elementen van de lanthanidereeks bevatten (atoomnummers 57 tot 71 op het periodiek systeem), plus scandium (Sc) en yttrium (Y). De zware zeldzame aardmetalen zijn van gadolinium (Gd) tot lutetium (Lu), atoomnummers 64 tot 71 op het periodiek systeem.

Thiele Kaolin Co. heeft kaolien gewonnen in twee steengroeven in de buurt van Sandersville, ga., en voorzag de onderzoekers van de staat Georgia van de overgebleven mineraalmonsters, of gruis, voor analyse. De aanwezige mineralen werden geïdentificeerd met behulp van röntgendiffractie, scanning elektronenmicroscopie en chemische analyse. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Clays and Clay Minerals, stel een nieuwe voor, potentiële bron van zeldzame aardelementen, inclusief de minder vaak voorkomende zware zeldzame-aarde-elementen.

"We waren geïnteresseerd in het kijken naar de zeer grove, materiaal ter grootte van zand uit het kaolienerts dat ze gruis noemen. Het is goed voor ongeveer 10 procent van het gewonnen materiaal en wordt verwijderd voordat ze afgewerkte kaolienproducten maken voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals papier, verven, lijmen, kunststoffen, keramiek, enzovoort., " zei Dr. W. Crawford Elliott, senior auteur van de studie en universitair hoofddocent bij de afdeling Geowetenschappen aan de staat Georgia. "Ze gaven ons monsters van het grit. Toen we deze monsters verwerkten, vonden we een bijzondere verrijking in de zware zeldzame-aarde-elementen, gadolinium via lutetium. Een verrijking van de zware zeldzame-aarde-elementen is interessant en nuttig omdat in de meeste gevallen de aardkorst is verrijkt met de lichtere zeldzame-aarde-elementen. De zware zeldzame-aarde-elementen zijn meestal technologisch belangrijker.

"Nadat we een zware vloeistofscheiding op dat materiaal hadden gedaan, we ontdekten dat het Buffalo Creek Kaolin-lid ongeveer 100 keer meer verrijkt is aan de zware zeldzame aardelementen in vergelijking met concentraties in de bovenste continentale korst. Ons werk suggereert een manier om zware zeldzame-aarde-elementen te verkrijgen uit kaolienerts, wat nog niet eerder is gedaan. Dit vormt een nieuwe bron voor de zeldzame aardelementen, die we allemaal uit China krijgen."