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科学家从煤垃圾中提取稀土元素

煤灰中稀土元素的显微图像图片来源:莱斯大学

对智能手机和电动汽车至关重要的稀土元素,如今可以从煤炭废料中提取,而不仅仅依赖于地下开采。

由于具有磁性和电子特性,钕、铕、铽和其他曾经鲜为人知的稀土元素,目前在手机触摸屏、电动汽车电机、风力涡轮机和其他现代技术中应用广泛。不过,开采它们却是昂贵和低效的,因为必须挖掘大片土地才能获得少量矿产。

美国莱斯大学的James Tour和同事提出了一种从粉煤灰中回收此类金属的方法。粉煤灰是发电厂燃烧煤炭后留下的一种黑色细粉末。

他们开发出一种名为“闪光焦耳加热”的技术,即将粉煤灰填充到石英管中,并通过大电流在1秒钟内将其加热到3000摄氏度。相关成果发表于2月9日出版的《科学进展》杂志。

这种快速加热还能将磷酸盐中的金属转化为更容易用弱酸分离的氧化物。

“每吨粉煤灰只含有大约半公斤的稀土元素,但由于我们有几十年煤炭燃烧留下的堆积如山的粉煤灰,所以可以提取的稀土元素总量是巨大的。”Tour说。

研究人员还发现,“赤泥”(铝生产过程中产生的废物)以及被磨成粉末的废弃消费电子产品,也可以以同样的方式回收稀土元素。

“快速加热过程会从这些材料中释放出有毒重金属,但后者很容易被捕获。”Tour说,“剩下的灰烬可以与混凝土混合,以便回收利用。”

目前,这项技术已被授权给一家名为Universal Matter的公司,该公司将设法扩大生产规模并提取具有商业价值的稀土元素。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/sciadv.abm3132

来源:中国科学报