在法国奥尔良的BRGM平台Plat'Inn,研究人员正进行着一场关于关键金属回收的突破性实验。该项目名为MINFLOT,旨在开发一种创新的、多学科且多尺度的矿物浮选方法,以应对全球能源转型带来的巨大资源挑战。
随着法国、欧洲乃至全球加速向低碳和可再生能源转型,对锂、钨、钴、镍等关键金属的需求激增。这些金属主要来源于矿石和矿业废料。然而,传统的矿物处理工艺在从地下提取珍贵矿物和金属时,往往效率不足且难以兼顾环境保护。因此,提高从初级来源(矿石)和次级来源(矿业废料)中可持续提取关键金属的技术效率,已成为生态转型的核心议题。
浮选技术作为一种广泛应用的矿物分离工艺,通过改变矿物表面张力并注入气泡,将目标矿物与废石分离。尽管该方法高效,但在实际操作中仍面临诸多挑战。由于涉及异质材料、复杂的水化学环境以及颗粒、气泡和药剂在复杂流场中的相互作用,尤其是针对日益受关注的细粒物料,现有的浮选过程往往耗时且成本高昂。目前,模拟技术仅能覆盖原子尺度或反应器尺度的流体动力学,缺乏对微观物理化学机制的深入理解,导致无法精准优化工艺。
MINFLOT项目的核心创新在于构建了一个从原子尺度到反应器尺度的全链条多物理场模拟体系。该项目由法国地质调查局(BRGM)牵头,联合洛林大学及法国国家科学研究中心(CNRS)共同实施,并获得了法国“2030投资计划”下“地下资源,公共财富”探索性项目的首批资助。项目团队将结合尖端实验与数值模拟,利用分子动力学模拟结合人工智能,生成输入数据以复现微反应器中的颗粒流动与反应性,并通过微流控实验进行验证。
在此基础上,项目将进一步建立反应器尺度的流动与反应传输模型,整合微观模拟结果与新型浮选实验的回收数据。这一跨尺度方法有望显著提升浮选模拟的可靠性,从而优化工艺效率并降低成本。最终,这将使行业能够处理更大规模的矿石和矿业废料,高效回收锂、钨等对生态转型至关重要的金属资源。
法国在地质资源研究与循环经济领域拥有深厚的技术积累,BRGM作为国家级科研机构,长期致力于地下资源的可持续利用。MINFLOT项目不仅体现了法国在基础科学研究上的前瞻性,也展示了其通过技术创新解决资源瓶颈的决心。对于中国而言,同样面临关键金属供应链安全与绿色开采的双重压力,这种将微观机理研究与宏观工程模拟深度融合的技术路径,为提升浮选效率、降低能耗及实现尾矿资源化提供了极具价值的参考范式,值得在相关技术研发与产业升级中借鉴。
