Mineralerna med hög densitet i kaolingruvorna i Georgia är potentiella källor till sällsynta jordartsmetaller, inklusive tunga sällsynta jordartsmetaller som är mycket efterfrågade för många viktiga användningsområden och som mestadels importeras till USA från Kina, enligt en studie ledd av Georgia State University och Thiele Kaolin Co.

Sällsynta jordartsmetaller används för att tillverka kritiska produkter, inklusive magnetisk resonanstomografi (MRI) kontrastmedel, Röntgenförstärkande skärmar, bärbara röntgenapparater, medicinska laser, fiberoptik, optiska linser, trycksensorer, bildskärmar och tv-skärmar, fluorescerande lampor, laddningsbara batterielektroder och permanentmagneter.

Det finns 17 sällsynta jordartsmetaller, som inkluderar de 15 elementen i lantanidserien (atomnummer 57 till 71 i det periodiska systemet), plus skandium (Sc) och yttrium (Y). De tunga sällsynta jordartsmetallerna är från gadolinium (Gd) till lutetium (Lu), atomnummer 64 till 71 i det periodiska systemet.

Thiele Kaolin Co. bröt efter kaolin i två stenbrott nära Sandersville, Ga., och försett Georgia State forskare med de överblivna mineralproverna, eller grus, för analys. De närvarande mineralerna identifierades med hjälp av röntgendiffraktion, svepelektronmikroskopi och kemisk analys. Resultaten, publicerad i tidskriften Clays and Clay Minerals, föreslå en ny, potentiell källa till sällsynta jordartsmetaller, inklusive de mindre vanliga tunga sällsynta jordartsmetallerna.

"Vi var intresserade av att titta på det mycket grova, sandstort material från kaolinmalmen som de kallar grit. Det står för cirka 10 procent av det brutna materialet och tas bort innan de gör färdiga kaolinprodukter för en mängd olika applikationer, som papper, målar, lim, plast, keramik, etc., " sa Dr W. Crawford Elliott, senior författare till studien och docent vid Institutionen för geovetenskaper i Georgia State. "De gav oss prover på gruset. När vi bearbetade dessa prover, vi hittade en speciell berikning i de tunga sällsynta jordartsmetallerna, gadolinium genom lutetium. En anrikning av de tunga sällsynta jordartsmetallerna är intressant och användbar eftersom i de flesta fall, Jordskorpan är berikad med de lättare sällsynta jordartselementen. De tunga sällsynta jordartsmetallerna tenderar att vara mer tekniskt viktiga.

"Efter att vi gjorde en tung vätskeseparering på det materialet, vi fann att Buffalo Creek Kaolin Member är cirka 100 gånger mer berikad av de tunga sällsynta jordartsmetallerna i förhållande till koncentrationerna i den övre kontinentala skorpan. Vårt arbete föreslår ett sätt att få tunga sällsynta jordartsmetaller från kaolinmalm, vilket inte har gjorts tidigare. Detta utgör en ny resurs för de sällsynta jordartsmetallerna, som vi får alla från Kina."