Az amerikai szénhamu ritkaföldfém-tartalma azt mutatja, hogy az Appalachi-hegységből bányászott szén lehet a közmondásbeli aranyliba a tiszta energiához és más feltörekvő technológiákhoz nélkülözhetetlen, nehezen megtalálható anyagokhoz.
A 2014 -es szénhamu észak -karolinai Dan folyóba való kiömlése nyomán a szakadt vízelvezető csőből vitatott téma volt, hogy mit tegyünk az ország elöregedő visszatartó tavaival és a jövőbeni szénhamu -hulladékkal.
Az egyik különösen vállalkozói elképzelés az úgynevezett „kritikus” ritkaföldfém-elemek, például neodímium, európium, terbium, diszprózium, ittrium és erbium kinyerése az elégetett szénből. Az Energiaügyi Minisztérium ezeket a globálisan szűkös fémeket prioritásként határozta meg a tiszta energiában és más feltörekvő technológiákban való felhasználásuk szempontjából. De soha nem vizsgálták, hogy ezeknek az elemeknek pontosan mennyi része található az Egyesült Államokban a különböző szénhamu forrásokban.
Millió rész
A Duke Egyetem kutatói megmérték a ritkaföldfém -elemek tartalmát az Egyesült Államok minden főbb szénforrását képviselő szénhamu mintákban. Azt is megvizsgálták, hogy ezekből az elemekből mennyi nyerhető ki a hamuból egy szokásos ipari technikával.
Az eredmények online megjelentek a folyóiratban Környezetvédelmi tudomány és technológia, azt mutatják, hogy az Appalache -hegységből származó szén tartalmazza a legtöbb ritkaföldfém -elemet. Ha azonban az extrakciós technológiák elég olcsók voltak, rengeteg ritkaföldfém -elem található más forrásokban is.
„Az Energiaügyi Minisztérium 20 millió dollárt fektet a szénhulladék kitermelési technológiáinak kutatására, és szó szerint milliárd dollár értékű ritkaföldfém-elemeket tartalmaz nemzetünk szénhamuja”-mondja Heileen Hsu-Kim, a polgári és Környezetvédelmi Mérnöki.
„Ha egy program előrehaladna, egyértelműen a legnagyobb mennyiségű kitermelhető ritkaföldfém -elemet tartalmazó szénhamut akarják leszedni, és munkánk az első átfogó tanulmány, amely megkezdi a lehetőségek felmérését.”
A kutatók többnyire az amerikai közép -nyugati részén található erőművekből vettek szénhamut mintákat, amelyek az egész országból származó szenet égetnek, beleértve a három legnagyobb forrást is: az Appalache -hegységet, az Illinois déli és nyugati részét, valamint a Wyomingban és Montanában található Powder River medencét. A ritkaföldfém -elemek tartalmát ezután hidrogén -fluor -sav alkalmazásával tesztelték, amely sokkal erősebb és hatékonyabb, mint az ipari módszerek, de túlságosan veszélyes ahhoz, hogy nagy mennyiségben használjuk.
Az eredmények azt mutatták, hogy az Appalache -hegyi szénből összegyűjtött hamuban a legnagyobb a ritkaföldfém -elemek mennyisége, 591 milligramm kilogrammonként (vagy milliomodrészben). Az Illinois -ból származó hamu 403 mg/kg és a Powder River Basin 337 mg/kg -ot tartalmaz.
Helyreállítási módszer szükséges
A kutatók ezután egy közös ipari extrakciós technikát alkalmaztak, amely salétromsavat tartalmazott, hogy megnézzék, hogy a ritkaföldfémekből mennyi nyerhető ki. Az Appalache -hegységből származó szénhamu volt a legalacsonyabb kitermelési százalék, míg a Powder -vízgyűjtő hamu a legmagasabb. Hsu-Kim úgy gondolja, hogy ez azért lehet, mert az Appalache-hegyi szénhamu ritkaföldfém-elemei alumínium-szilikátok üveges mátrixába vannak zárva, amely salétromsav nem nagyon oldódik fel.
„Az egyik ok, amiért az Appalache-hegységből származó szén hamut kell szedni, az a magas ritkaföldfém-tartalom, de a salétromsavtól eltérő visszanyerési módszert kell használnia”-mondja Hsu-Kim. "Ahhoz, hogy bármely jövőbeni vállalkozás kitermelési programot kezdhessen, a visszanyerési módszert a felhasznált szénhamu sajátos kémiájához kell igazítani."
A kutatók a szénhamut alkáli szerrel is „megpörkölték”, mielőtt salétromsavval feloldották. Annak ellenére, hogy a folyamatot nem optimalizálták hasznosítási célokra, a tesztek kimutatható javulást mutattak az extrahálás hatékonyságában.
"Az általunk használt reagensek valószínűleg túl drágák ipari méretekben, de sok hasonló vegyi anyag létezik"-mondja Hsu-Kim. „A trükk a lehetőségeink feltárása és a költségek csökkentésére szolgáló technológiák kifejlesztése lesz. Így kihasználhatjuk ezt a hatalmas erőforrást, amely jelenleg csak az ártalmatlanító tavakban ül. ”
A National Science Foundation, a Environmental Research and Education Foundation és az American Coal Ash Association finanszírozta a munkát.
Forrás: Duke Egyetem
Kapcsolódó könyvek
at InnerSelf Market és Amazon
