アパラチアの石炭灰は希土類元素中のボナンザ

米国の石炭灰中の希土類元素の含有量は、アパラチア山脈から採掘された石炭が、クリーンなエネルギーや他の新興技術に不可欠な難しい物質のための黄金のガチョウである可能性があることを示しています。

2014年に排水管の破裂からノースカロライナ州のダン川に石炭灰が流出した事件を受けて、国内の老朽化した貯水池と将来の石炭灰廃棄物をどうするかという問題が議論の的となっている。

特に起業家的なアイデアの XNUMX つは、燃焼した石炭からネオジム、ユーロピウム、テルビウム、ジスプロシウム、イットリウム、エルビウムなどのいわゆる「重要な」希土類元素を抽出することです。 エネルギー省は、これらの世界的に希少な金属を、クリーン エネルギーやその他の新興技術での使用の優先事項として特定しました。 しかし、これらの元素が米国のさまざまな石炭灰源にどれだけ含まれているかは、これまで調査されたことがなかった。

100万分の1

デューク大学の研究者らは、米国のすべての主要な石炭源を代表する石炭灰のサンプル中の希土類元素の含有量を測定しました。 彼らはまた、一般的な工業技術を使用して灰からこれらの元素をどれだけ抽出できるかについても検討しました。

結果はオンラインジャーナルに掲載されました 環境科学と技術、アパラチア山脈の石炭には最も多くのレアアース元素が含まれていることを示しています。 しかし、抽出技術が十分に安価であれば、他の資源からも希土類元素が豊富に見つかるでしょう。


インナーセルフ購読グラフィック


「エネルギー省は石炭廃棄物の抽出技術の研究に20万ドルを投資しており、我が国の石炭灰には文字通り数十億ドル相当のレアアース元素が含まれています」と民生・社会科学准教授のヘイリーン・スー・キム氏は言う。環境工学。

「計画が進められるとしたら、抽出可能な希土類元素を最も多く含む石炭灰を選びたいのは明らかであり、私たちの研究は、選択肢の調査を開始するための最初の包括的な研究です。」

研究者らは、主にアメリカ中西部に位置し、アパラチア山脈、イリノイ州南部および西部、ワイオミング州とモンタナ州のパウダー川流域のXNUMX大供給源を含む、国中から供給される石炭を燃やす発電所から石炭灰のサンプルを採取した。 次に、フッ化水素酸を使用して希土類元素の含有量が検査されました。フッ化水素酸は工業的方法よりもはるかに強力で効率的ですが、大規模に使用するには危険すぎます。

その結果、アパラチア山脈の石炭から採取された灰には、希土類元素が最も多く含まれており、その量は 591 キログラムあたり 403 ミリグラム (または百万分の一) であることがわかりました。 イリノイ州とパウダー川流域からの灰には、それぞれ 337 mg/kg と XNUMX mg/kg が含まれています。

回復方法が必要です

次に研究者らは、硝酸を特徴とする一般的な工業抽出技術を使用して、どのくらいの量の希土類元素が回収できるかを調べました。 アパラチア山脈からの石炭灰は抽出率が最も低く、パウダー川流域からの灰は最も抽出率が高かった。 Hsu-Kim 氏は、これはアパラチア山脈の石炭灰に含まれる希土類元素がケイ酸アルミニウムのガラス質マトリックス内にカプセル化されており、硝酸はあまり溶解しないためではないかと考えています。

「アパラチア山脈から石炭灰を採取する理由の XNUMX つは、レアアース元素の含有量が高いためですが、硝酸以外の回収方法を使用する必要があります」と Hsu-Kim 氏は言います。 「将来的に抽出プログラムを開始する場合、回収方法は使用される石炭灰の特定の化学的性質に合わせて調整する必要があります。」

研究者らはまた、石炭灰を硝酸で溶解する前にアルカリ剤で「焙煎」することも試みた。 たとえプロセスが回収目的に最適化されていなかったとしても、テストでは抽出効率の顕著な改善が示されました。

「私たちが使用した試薬は、おそらく工業規模で使用するには高価すぎるでしょう。しかし、同様の化学物質はたくさんあります」と Hsu-Kim 氏は言います。 「鍵となるのは、コストを削減するためのオプションを検討し、テクノロジーを開発することです。 そうすれば、現在は処分池に眠っているだけのこの膨大な資源を活用できるのです。」

国立科学財団、環境研究教育財団、および米国石炭灰協会がこの研究に資金を提供しました。

情報源: デューク大学

関連書籍

at InnerSelfMarketとAmazon