Appalachian Coal As is 'n bonanza in skaars Aarde-elemente

Die inhoud van seldsame aarde-elemente in Amerikaanse steenkoolas toon dat steenkool wat uit die Appalachiese berge ontgin word, die spreekwoordelike goue gans kan wees vir harde materiaal wat krities is om energie en ander opkomende tegnologie skoon te maak.

In die nasleep van 'n 2014-steenkoolas in die Dan-rivier in Noord-Carolina vanuit 'n gebarste afvoerpyp, was die vraag wat om te doen met die land se verouderende retensiedamme en toekomstige afval van steenkool as 'n omstrede onderwerp.

Een besondere entrepreneuriese idee is om sogenaamde "kritiese" seldsame aardelemente soos neodiemium, europium, terbium, dysprosium, yttrium en erbium uit die verbrandde steenkool te onttrek. Die Departement van Energie het hierdie wêreldwye skaars metale geïdentifiseer as 'n prioriteit vir hul gebruike in skoon energie en ander opkomende tegnologieë. Maar presies hoeveel van hierdie elemente in verskillende bronne van steenkoolas in die VSA voorkom, is nog nooit ondersoek nie.

Dele per miljoen

Navorsers van Duke Universiteit het die inhoud van seldsame aarde-elemente gemeet in steekproewe van steenkoolas wat elke groot steenkoolbron in die Verenigde State verteenwoordig. Hulle het ook gekyk na hoeveel van hierdie elemente uit as kan onttrek word deur gebruik te maak van 'n algemene industriële tegniek.

Die resultate, gepubliseer aanlyn in die joernaal Environmental Wetenskap en Tegnologie, toon dat steenkool uit die Appalachiese berg die mees seldsame aardelemente bevat. As daar egter ontginningstegnologie goedkoop genoeg was, is daar ook baie seldsame aardelemente wat ook in ander bronne voorkom.


innerself teken grafiese in


"Die Departement van Energie belê $ 20 miljoen in navorsing oor ontginningstegnologieë vir steenkoolafval, en daar is letterlik miljarde dollar se waarde van seldsame grondelemente in ons land se steenkoolas," sê Heileen Hsu-Kim, medeprofessor van burgerlike en omgewingsingenieurswese.

"As 'n program vorentoe sou beweeg, wil hulle duidelik die steenkoolas kies met die hoogste hoeveelheid ekstraheerbare seldsame elemente, en ons werk is die eerste omvattende studie om die opsies te ondersoek."

Die navorsers het steenkoolasmonsters geneem uit kragsentrales wat meestal in die Amerikaanse Middeweste geleë was, wat steenkool uit die hele land verkry het, insluitend die drie grootste bronne: die Appalachiese Berge, Suidelike en Wes-Illinois, en die Poederrivierkom in Wyoming en Montana. Die inhoud van seldsame aarde-elemente is dan getoets met behulp van fluoorsuur, wat baie sterker en meer doeltreffend is as industriële metodes, maar is te gevaarlik om op groot skaal te gebruik.

Die resultate het getoon dat as wat van Appalachian Mountain steenkool versamel is, die hoogste hoeveelheid elemente van seldsame aard teen 591 milligram per kilogram (of dele per miljoen) het. As uit Illinois en die Poederrivierkom bevat onderskeidelik 403 mg / kg en 337 mg / kg.

Herstel metode benodig

Die navorsers het dan 'n algemene industriële onttrekkingstegniek met salpetersuur gebruik om te sien hoeveel van die seldsame grondelemente herstel kan word. Koolas uit die Appalachiese Berge het die laagste ekstraksie persentasies gesien, terwyl die as van die Poederveldbekken die hoogste gesien het. Hsu-Kim meen dit kan wees omdat die seldsame aarde-elemente in die Appalachiese Berg-steenkoolas in 'n glasagtige matriks van aluminiumsilikate ingekapsel word, wat salpetersuur nie baie goed oplos nie.

"Een rede om steenkoolas uit die Appalachiese gebergte te kies, sal wees vir die elemente van 'n hoë seldsame aardse element, maar jy sal 'n herstelmetode anders as salpetersuur moet gebruik," sê Hsu-Kim. "Vir enige toekomstige onderneming om 'n onttrekkingsprogram te begin, moet die herstelmetode aangepas word vir die spesifieke chemie van die steenkoolas wat gebruik word."

Navorsers het ook die steenkoolas met 'n alkali-agent probeer rooster voordat dit met salpetersuur opgelos is. Alhoewel die proses nie vir herwinningsdoeleindes geoptimaliseer is nie, het die toetse 'n merkbare verbetering in die ekstraksie-doeltreffendheid getoon.

"Die reagense wat ons gebruik het, is waarskynlik te duur om op industriële skaal te gebruik, maar daar is baie soortgelyke chemikalieë," sê Hsu-Kim. "Die truuk sal ons opsies verken en tegnologie ontwikkel om die koste te verlaag. Op dié manier kan ons in hierdie uitgestrekte hulpbron gebruik wat tans net in vuilwaterdamme sit. "

Die Nasionale Wetenskapstigting, die Stigting vir Omgewingsnavorsing en Onderwys, en die Amerikaanse Kool Ash-assosiasie het die werk befonds.

Bron: Duke University

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon