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科學(xué)家開發(fā)新技術(shù) 可從煤炭廢料中提取稀土元素

來源：中國科學(xué)報 ? 2022-02-11 14:08:17

對智能手機(jī)和電動汽車至關(guān)重要的稀土元素，如今可以從煤炭廢料中提取，而不僅僅依賴于地下開采。

由于具有磁性和電子特性，釹、銪、鋱和其他曾經(jīng)鮮為人知的稀土元素，目前在手機(jī)觸摸屏、電動汽車電機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)和其他現(xiàn)代技術(shù)中應(yīng)用廣泛。不過，開采它們卻是昂貴和低效的，因為必須挖掘大片土地才能獲得少量礦產(chǎn)。

美國萊斯大學(xué)的James Tour和同事提出了一種從粉煤灰中回收此類金屬的方法。粉煤灰是發(fā)電廠燃燒煤炭后留下的一種黑色細(xì)粉末。

他們開發(fā)出一種名為“閃光焦耳加熱”的技術(shù)，即將粉煤灰填充到石英管中，并通過大電流在1秒鐘內(nèi)將其加熱到3000攝氏度。相關(guān)成果發(fā)表于2月9日出版的《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

這種快速加熱還能將磷酸鹽中的金屬轉(zhuǎn)化為更容易用弱酸分離的氧化物。

“每噸粉煤灰只含有大約半公斤的稀土元素，但由于我們有幾十年煤炭燃燒留下的堆積如山的粉煤灰，所以可以提取的稀土元素總量是巨大的。”Tour說。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，“赤泥”(鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物)以及被磨成粉末的廢棄消費(fèi)電子產(chǎn)品，也可以以同樣的方式回收稀土元素。

“快速加熱過程會從這些材料中釋放出有毒重金屬，但后者很容易被捕獲。”Tour說，“剩下的灰燼可以與混凝土混合，以便回收利用。”

目前，這項技術(shù)已被授權(quán)給一家名為Universal Matter的公司，該公司將設(shè)法擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模并提取具有商業(yè)價值的稀土元素。

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