أبالاتاش الآبالاش الفحم هي بونانزا في عناصر الأرض النادرة

يُظهر محتوى العناصر الأرضية النادرة في رماد الفحم في الولايات المتحدة أن الفحم المستخرج من جبال الأبلاش يمكن أن يكون أوزة ذهبية للمجد الذي يصعب العثور عليه ، وهو أمر بالغ الأهمية لتنظيف الطاقة والتكنولوجيات الناشئة الأخرى.

في أعقاب انسكاب رماد الفحم في عام 2014 في نهر دان في ولاية كارولينا الشمالية من أنبوب تصريف ممزق ، كان السؤال حول ما يجب فعله مع برك الاحتفاظ القديمة في البلاد ونفايات رماد الفحم المستقبلية موضوعًا مثيرًا للجدل.

تتمثل إحدى الأفكار الريادية في استخراج العناصر الأرضية النادرة "الحرجة" مثل النيوديميوم واليوروبيوم والتيربيوم والديسبروسيوم والإيتريوم والإربيوم من الفحم المحروق. حددت وزارة الطاقة هذه المعادن النادرة على المستوى العالمي كأولوية لاستخداماتها في الطاقة النظيفة وغيرها من التكنولوجيات الناشئة. ولكن بالضبط كم من هذه العناصر تم احتواؤها في مصادر مختلفة لرماد الفحم في الولايات المتحدة لم يتم استكشافها أبداً.

أجزاء لكل مليون

قام الباحثون من جامعة ديوك بقياس محتوى العناصر الأرضية النادرة في عينات من رماد الفحم تمثل كل مصدر فحم رئيسي في الولايات المتحدة. كما نظروا في كمية هذه العناصر التي يمكن استخلاصها من الرماد باستخدام تقنية صناعية مشتركة.

النتائج المنشورة على الإنترنت في المجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية، تبين أن الفحم من جبال الآبالاش يحتوي على العناصر الأرضية النادرة. ومع ذلك ، إذا كانت تكنولوجيات الاستخراج رخيصة بما يكفي ، فهناك الكثير من العناصر الأرضية النادرة التي يمكن العثور عليها في مصادر أخرى أيضًا.


رسم الاشتراك الداخلي


تقول هيلين هسو كيم ، أستاذة مشاركة مدنية: "تستثمر وزارة الطاقة مبلغ 20 مليون دولار في الأبحاث الخاصة بتقنيات الاستخراج لنفايات الفحم ، وهناك بالفعل عناصر من الأرض النادرة تقدر قيمتها بمليارات الدولارات في رماد الفحم في بلدنا". والهندسة البيئية.

"إذا كان البرنامج سيتحرك للأمام ، فمن الواضح أنهم يريدون اختيار رماد الفحم بأكبر قدر ممكن من العناصر الأرضية النادرة القابلة للاستخراج ، وعملنا هو أول دراسة شاملة للبدء في مسح الخيارات".

أخذ الباحثون عينات من رماد الفحم من محطات توليد الكهرباء الموجودة في الغرب الأوسط الأمريكي ، والتي تحرق الفحم من جميع أنحاء البلاد ، بما في ذلك المصادر الثلاثة الأكبر: جبال الأبلاش ، جنوب وغرب إلينوي ، وحوض نهر بودر في وايومنغ ومونتانا. ثم تم اختبار محتوى العناصر الأرضية النادرة باستخدام حمض الهيدروفلوريك ، الذي هو أقوى بكثير وأكثر كفاءة من الطرق الصناعية ، ولكنه خطير للغاية لاستخدامه على نطاق واسع.

وأظهرت النتائج أن الرماد الذي تم جمعه من فحم جبال أبالاتشيان يحتوي على أكبر قدر من العناصر الأرضية النادرة في مليغرام 591 لكل كيلوغرام (أو أجزاء لكل مليون). يحتوي الرماد من إلينوي وحوض مسحوق المسحوق على 403 mg / kg و 337 mg / kg ، على التوالي.

طريقة الاسترداد اللازمة

ثم استخدم الباحثون تقنية استخراج صناعية شائعة تشتمل على حمض النيتريك لمعرفة كمية العناصر الأرضية النادرة التي يمكن استعادتها. ورأى رماد الفحم من جبال الآبالاش أدنى معدلات استخراج ، في حين أن الرماد من حوض نهر مسحوق رأى أعلى. ويعتقد هسو-كيم أن هذا قد يرجع إلى أن العناصر الأرضية النادرة في رماد الفحم في جبال الآبالاش يتم تغليفها في مصفوفة زجاجية من سيليكات الألمنيوم ، والتي لا يذوب حمض النيتريك بشكل جيد.

يقول هسو-كيم: "إن أحد أسباب اختيار رماد الفحم من جبال الآبالاش هو كونه يحتوي على نسبة عالية من العناصر الأرضية النادرة ، ولكن عليك استخدام طريقة استرداد أخرى غير حمض النيتريك". "بالنسبة لأي مشروع مستقبلي لبدء برنامج الاستخراج ، يجب أن تكون طريقة الاسترداد مصممة خصيصًا للكيمياء المحددة لرماد الفحم المستخدم."

كما حاول الباحثون أيضًا "تحميص" رماد الفحم بعامل قلوي قبل إذابته بحمض النيتريك. على الرغم من أن العملية لم يتم تحسينها لأغراض الاستعادة ، أظهرت الاختبارات تحسنا ملحوظا في كفاءة الاستخراج.

يقول هسو-كيم: "ربما تكون الكواشف التي استخدمناها باهظة الثمن على الأرجح للاستخدام على نطاق صناعي ، ولكن هناك العديد من المواد الكيميائية المماثلة". "ستكون الخدعة هي استكشاف خياراتنا وتطوير التقنيات لدفع التكاليف إلى أسفل. وبهذه الطريقة يمكننا الاستفادة من هذا المورد الضخم الذي يجلس في الوقت الحالي في أحواض التجميع. "

ومولت المؤسسة الوطنية للعلوم ، ومؤسسة أبحاث البيئة والتعليم ، والجمعية الأمريكية لفحم الرماد.

المصدر جامعة ديوك

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon