煤炭廢料可提取用于智能手機的稀土元素
時間：2022-02-16 來源：中國科學報
對智能手機和電動汽車至關重要的稀土元素，如今可以從煤炭廢料中提取，而不是靠地下開采。
釹、銪、鋱和其他曾經鮮為人知的稀土元素，由于其具有磁性和電子特性，目前在手機觸摸屏、電動汽車電機、風力渦輪機和其他現代技術中的應用很常見。不過，開采它們卻是昂貴和低效的，因為必須挖出大面積土地來提取少量的資源。
德克薩斯州休斯頓萊斯大學的James Tour和同事想出了一種從粉煤灰中回收此類金屬的方法。粉煤灰是發電廠燃燒煤炭時留下的一種黑色細粉末。
他們開發出一種名為“閃光焦耳加熱”的技術——將粉煤灰填充到石英管中，并通過一秒鐘的大電流將其加熱到3000℃。相關成果近日發表于《科學進展》。
這種快速加熱打破了粉煤灰中含有稀土金屬的微小玻璃球。它還能將磷酸鹽中的金屬轉化為更容易用弱酸分離出來的氧化物。
“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。
研究人員還表明，“赤泥”（鋁生產過程中產生的廢物）以及被磨成粉末的廢棄消費電子產品，也可以用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，但它們釋放出來后很容易被捕獲。” Tour說，“剩下的灰燼可以與混凝土混合，以便回收利用。”
目前，這項技術已被授權給一家名為Universal Matter的公司，該公司將設法擴大規模并提取商業數量的稀土元素。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.abm3132
