美国煤灰中稀土元素的含量表明，从阿巴拉契亚山脉开采的煤可能是难以发现的清洁能源和其他新兴技术的关键材料的金雁。

在2014年粉煤灰从排水管破裂泄漏到北卡罗莱纳州的丹河之后，如何处理该国老化的滞留池和未来的粉煤灰废物一直是一个有争议的话题。

一个特别的创业想法是从烧煤中提取所谓的“临界”稀土元素，如钕，铕，铽，镝，钇和铒。 能源部已经将这些全球稀缺金属确定为其在清洁能源和其他新兴技术中的优先使用。 但是，美国不同来源的煤灰中究竟含有多少这些元素，从来没有被探索过。

百万分之一

杜克大学的研究人员测量了代表美国所有主要煤源的煤灰样品中的稀土元素含量。 他们还研究了使用普通的工业技术可以从灰烬中提取多少这些元素。

结果发表在在线杂志上 环境科学与技术，显示来自阿巴拉契亚山脉的煤炭含有大部分稀土元素。 但是，如果提取技术足够便宜，其他来源中也有大量的稀土元素。

“能源部正在投资$ 20百万美元用于煤炭废物提取技术的研究，而且我国煤灰中含有数十亿美元的稀土元素，”民用副教授Heileen Hsu-Kim说。和环境工程。

“如果一个项目要向前发展，他们显然希望选择可提取稀土元素含量最高的煤灰，而我们的工作是第一个开始研究选项的综合研究。

研究人员从大部分位于美国中西部地区的煤电厂采集煤炭样品，这些煤炭来自全国各地，其中包括阿巴拉契亚山脉，伊利诺伊州南部和西部以及怀俄明州和蒙大拿州的粉河盆地。 然后使用氢氟酸测试稀土元素的含量，这比工业方法强得多，效率更高，但是不能大规模使用。

结果表明，从阿巴拉契亚山煤中收集的灰分含量在591毫克每千克（或百万分率）时具有最高的稀土元素含量。 伊利诺伊州的Ash和Powder River盆地分别含有403 mg / kg和337 mg / kg。

需要恢复方法

研究人员然后使用了一种通用的工业提取技术，以硝酸为特征，看看有多少稀土元素可以被回收。 来自阿巴拉契亚山脉的煤灰的提取百分比最低，而粉河流域的灰分最高。 Hsu-Kim认为这可能是因为阿巴拉契亚山煤灰中的稀土元素被包裹在硅酸铝玻璃基质中，硝酸不能很好溶解。

Hsu-Kim表示：“从阿巴拉契亚山脉采摘煤灰的一个原因是其稀土元素含量高，但是除了硝酸之外，你必须采用一种回收方法。 “对于未来的任何风险开始提取方案，恢复方法将需要根据所使用的煤灰的具体化学特性进行调整。”

研究人员还试图用碱试剂“烧”煤灰，然后用硝酸溶解。 尽管该方法还未针对回收目的进行优化，但是测试表明提取效率显着提高。

Hsu-Kim说：“我们使用的试剂可能在工业规模上使用太昂贵，但是有许多类似的化学品。 “诀窍将是探索我们的选择和开发技术来降低成本。 这样我们就可以利用这个庞大的资源，现在只是坐在处理池塘里。“

国家科学基金会，环境研究和教育基金会和美国煤灰协会资助了这项工作。

Sumber: 杜克大学

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