RW Space

Редкоземельные элементы используются в самых разных современных технологиях — от ветряных турбин до телефонов. Хотя эти элементы не так уж и редки, их трудно извлекать и очищать.

Команда под руководством исследователей из Северо-Восточного университета в США разработала новый способ извлечения РЗЭ из отходов, оставшихся после добычи угля, который в три раза более эффективен, чем нынешние подходы.

Отходы, называемые угольными хвостами, состоят из мелкоизмельченной породы, воды и частиц угля, и мы имеем огромное количество этих веществ, скапливающихся в спроектированных ямах. чтобы не допустить загрязнения окружающей среды.

По теме: Насколько осуществима добыча полезных ископаемых на астероидах? Новое исследование

Большая часть этих отходов в США в конечном итоге используется для накопления строительных материалов или просто выбрасывается. По оценкам, из каждых 1,5 миллиардов тонн этой свалки можно извлечь более 600 килотонн РЗЭ, а существующие процессы с трудом справляются эффективно.

Этот новый процесс добычи включает в себя два ключевых этапа: варка угольных хвостов в растворе щелочи при нагревании микроволнами, а затем обработка азотной кислотой для отделения РЗЭ от остальной части породы.

«Результаты показывают, что предварительная щелочная обработка угольных хвостов до кислотного разложения существенно влияет на эффективность извлечения РЗЭ при минимальной экстракции в щелочной раствор», — пишут исследователи в своей опубликованной статье.

Для извлечения РЗЭ из угольных хвостов необходимо вытащить их из глинистых минералов, которые их плотно окружают. Именно это сделало предыдущие методы извлечения неэффективными и заставило ученых искать РЗЭ в других местах.

Комбинация предварительной щелочной обработки и микроволнового нагрева изменяет структуру минералов, окружающих элементы, превращая угольные отходы в более пористую форму.

«Оказывается, то, что вы делаете, на самом деле меняет твердую структуру этого материала», — говорит химик-биолог Дамилола Дарамола из Северо-Восточного университета.

Один из РЗЭ в этом процессе экстрактом является неодим, элемент, который используется в высокопрочных магнитах, электромобилях, компьютерных приводах и ветряных турбинах – все это имеет решающее значение в нашей современной жизни и в нашем продолжающемся переходе к более экологичным технологиям.

Пока все это очень многообещающе, но остается еще множество проблем. Процесс добычи может обеспечить реальное улучшение с точки зрения эффективности, но он остается дорогим, и его может быть трудно масштабировать.

Хотя отходов угольных хвостов, которые можно использовать в изобилии — около 2 миллиардов запасных тонн, например, только в американском штате Пенсильвания, минеральный состав этих пород будет варьироваться в зависимости от местоположения. В каждом случае процесс добычи придется совершенствовать.

Кроме того, в угольных хвостах содержится множество других полезных элементов, таких как магний, которые в идеале следует извлекать одновременно с РЗЭ. Это еще одно соображение, которое необходимо принять во внимание.

По теме: Редкоземельные элементы стоимостью почти 100 миллиардов долларов могут быть захоронены в США.

С учетом вышесказанного следует отметить резкое увеличение эффективности добычи, даже с учетом оговорок: спрос на РЗЭ никогда не был таким большим, и в предстоящие годы нам понадобится гораздо больше их.

«Этот подход дает новое понимание механизмы высвобождения РЗЭ и потенциал оптимизации предварительной щелочной обработки угольных отходов для эффективного извлечения РЗЭ», — пишут исследователи.

Исследование опубликовано в журнале Environmental Science & Technology.