애팔 래 치아 석탄 재는 희토류 성분으로 보난자입니다.

미국의 석탄재에 함유 된 희토류 성분의 함량은 애팔 래 치아 산맥에서 채굴 된 석탄이 청정 에너지 및 기타 신기술에 중요한 중요한 물질 인 황금빛 거위라고 할 수 있습니다.

2014 년 석탄재가 파열 된 배수관에서 노스 캐롤라이나의 댄 강으로 유출 된 이후, 미국의 노후화 된 저류 연못과 향후 석탄재 폐기물을 어떻게 처리해야하는지에 대한 질문이 논쟁의 대상이되었습니다.

특히 기업가 적 아이디어는 태운 석탄에서 네오디뮴, 유로퓸, 테르븀, 디스프로슘, 이트륨 및 에르븀과 같은 소위 "임계"희토류 원소를 추출하는 것입니다. 미국 에너지 부 (Department of Energy)는 이러한 세계적으로 부족한 금속을 청정 에너지 및 기타 신기술에서의 우선 순위로 확인했습니다. 그러나 미국에서 석탄회의 다른 출처에 포함 된 이들 요소 중 정확히 얼마나 많은 것이 탐사 된 적이 없었습니다.

백만 분의 일

듀크 대학 (Duke University)의 연구원은 미국의 모든 주요 석탄 공급원을 대표하는 석탄회 샘플에서 희토류 원소의 함량을 측정했다. 그들은 또한 공통된 산업 기술을 사용하여 회분에서 추출 할 수있는 요소의 양을 조사했습니다.

저널에 온라인으로 게시 된 결과 환경 과학 기술애팔 래 치아 산맥의 석탄은 가장 희귀 한 지구 요소를 포함하고 있음을 보여줍니다. 그러나 추출 기술이 충분히 싸면 다른 소스에서도 발견 할 수있는 희귀 원소가 많이 있습니다.


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"에너지 부는 석탄 폐기물의 추출 기술에 대한 연구에 $ 20 만 투자하고 있으며, 사실상 석탄재에 수십억 달러의 희귀 한 지구 요소가 포함되어 있습니다."라고 힐리 엔 수 슨 (Heileen Hsu-Kim) 환경 공학.

"프로그램이 진행된다면, 추출 가능한 희토류 원소가 가장 많은 석탄회를 분명히 골라 내고 싶을 것입니다. 우리의 연구는 옵션 조사를 시작한 최초의 포괄적 인 연구입니다."

연구자들은 애팔 래 치아 산맥, 남부 및 일리노이 주, 와이오밍 주와 몬타나 주에있는 Powder River Basin의 세 가지 주요 공급원을 포함하여 미국 전역에서 공급되는 석탄을 태우는 미국 중서부에 위치한 발전소에서 석탄재 샘플을 채취했습니다. 희토류 원소의 함량은 공업용 방법보다 훨씬 강하고 효율적 인 플루오르 화 수소산을 사용하여 시험되었지만 대규모로 사용하기에는 너무 위험합니다.

결과에 따르면 애팔 래 치아 산 석탄에서 채취 한 회분은 591 밀리그램 / 킬로그램 (또는 백만 분의 1)에서 가장 많은 양의 희토류 원소를 함유하고 있습니다. 일리노이 주와 Powder River Basin에는 각각 403 mg / kg과 337 mg / kg가 포함되어 있습니다.

복구 방법 필요

연구진은 희토류 원소가 얼마나 많이 회수 될 수 있는지를 알기 위해 질산을 이용한 일반적인 산업 추출 기술을 사용했다. 애팔 래 치아 산맥의 석탄재는 가장 낮은 추출 백분율을 보였으며 파우더 강 유역의 재는 최고치를 보였다. Hsu-Kim은 이것이 Appalachian Mountain 석탄회의 희토류 원소가 질산이 매우 잘 녹지 않는 알루미늄 규산염의 유리질 매트릭스 내에 캡슐화되어 있기 때문에 이것이라고 생각합니다.

"애팔 래 치아 산맥에서 석탄재를 골라 내야하는 한 가지 이유는 희토류 함량이 높기 때문이며 질산 이외의 방법으로 복구해야합니다."라고 Hsu-Kim은 말합니다. "미래 벤처 기업이 추출 프로그램을 시작하려면 복구 방법을 석탄회의 특정 화학 물질에 맞게 조정해야합니다."

연구자들은 석탄재를 질산으로 용해시키기 전에 석탄재를 알칼리제로 "구운"시도했다. 프로세스가 복구 목적으로 최적화되지 않았더라도 테스트 결과 추출 효율이 크게 향상되었습니다.

"우리가 사용하는 시약은 산업 규모에서 사용하기에는 너무 비싸지 만 많은 유사한 화학 물질이 있습니다"라고 Hsu-Kim은 말합니다. "트릭은 비용을 절감 할 수있는 옵션을 개발하고 기술을 개발하는 것입니다. 그렇게하면 처분지에 앉아있는 방대한 자원을 활용할 수 있습니다. "

국립 과학 재단 (National Science Foundation), 환경 연구 및 교육 재단 (Environmental Research and Education Foundation), 미국 석탄 애쉬 협회 (American Coal Ash Association)

출처: 듀크 대학

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