美国已开采出其能源、国防和技术领域所需的所有关键矿物，但其中大部分作为尾矿被浪费。研究人员发现，钴、锗和稀土等矿物正被大量丢弃，而仅回收一小部分就能消除美国对进口的依赖。
关键点？这些矿物，如钴、锂、镓以及像钕和钇这样的稀土元素，目前正作为金和锌等其他矿物流的尾矿被丢弃，科罗拉多矿业学院采矿工程副教授、新论文的主要作者伊丽莎白·霍利说。
"挑战在于回收，"霍利说。"就像是把盐从面团中取出一样——我们需要进行大量的研究、开发和政策制定，以使这些关键矿物的回收在经济上可行。"
为了进行分析，霍利和她的团队建立了一个数据库，收集了美国联邦许可金属矿的年度产量。他们使用了一种统计重采样技术，将这些数据与矿石中关键矿物的地球化学浓度配对，这些浓度数据最近由美国地质调查局、澳大利亚地球科学局和加拿大地质调查局编制。
使用这种方法，霍利的团队能够估计每年在美国金属矿开采和加工但未被回收的关键矿物的数量。相反，这些有价值的矿物最终成为被丢弃的尾矿，必须进行储存和监控以防止环境污染。
"这是一个全新的'低垂果实'视角——我们展示了每种关键矿物存在于何处，以及即使只回收某一特定关键矿物的1%也能产生巨大影响的场所，在许多情况下，显著减少甚至完全消除进口该矿物的需求，"霍利说。
这项在科学杂志上的分析考察了总共70种元素的应用，范围从消费电子产品如手机到医疗设备、卫星、可再生能源和战斗机，并表明来自美国其他矿山的未回收副产品可以满足除两种元素——铂和钯——之外的所有需求。
分析中包含的元素包括：
- 钴（Co）：这种有光泽的蓝灰色金属，是电动汽车电池的关键组成部分，是镍和铜开采的副产品。回收当前开采和加工但未被回收的钴的不到10%，就足以供应整个美国电池市场的需求。
- 锗（Ge）：这种脆性的银白色半金属，用于电子学和红外光学，包括导弹和防御卫星上的传感器，存在于锌和钼矿中。如果美国回收当前开采和加工但未被回收的锗的不到1%，就不需要进口任何锗来满足工业需求。
增强回收的好处不仅在经济和地缘政治方面，还在环境方面，霍利说——回收这些关键矿物而不是将它们送到尾矿堆，可以减少矿山废物的环境影响，并为建筑和其他行业的再利用开辟更多机会。
"既然我们知道哪些场所是低垂果实，我们需要对含有这些化学元素的矿物进行详细分析，然后测试适合从这些特定矿物中回收元素的技术，"霍利说。"我们还需要政策来激励矿山经营者纳入额外的加工基础设施。尽管这些元素是必需的，但它们的市场价值可能不足以在没有正确政策的情况下激励经营者投资新设备和工艺。"
该论文的合著者包括地质学博士生卡莉·黑登；应用数学和统计学副教授多里特·哈默林；经济学和商业研究教授罗德·埃格特；采矿工程研究教授埃里克·斯皮勒；以及采矿工程教授普丽西拉·纳尔逊。