闪光焦耳加热新工艺从废物中提取稀土元素

在《科学进展》上发表的一项新研究中，莱斯大学的研究人员开发了一种方法，即利用闪光焦耳加热的方法从粉煤灰中提取稀土元素（REE）。煤炭粉煤灰可能是一个特别有价值的REE来源。该研究的作者、莱斯大学的有机化学家James Tour说：“在提取化学品和有毒废物之间，REE的开采已然是一场环境灾难。”

Tour解释说，由于环境方面的挑战，美国政府多年前就停止向国内的稀土矿发放许可证。与此同时，中国在20世纪90年代加大了生产力度，并开始主导市场。在过去的几年里，美国能源部一直在投资研究项目，以寻找更好的方法从替代来源（如酸性矿井排水和粉煤灰）提取稀土元素。

Tour说，粉煤灰可能是一种特别有价值的REE来源，因为美国的这种废料“简直就是一座山”。提取REE可能是一种既能减少粉煤灰废物，又能以较低的破坏性方式获得REE的方法，但关键是要找到一种安全和经济的方式来获取这些元素。

Tour的团队开发了一种方法，通过首先对粉煤灰粉末进行热处理来减少提取所需的化学品。Tour解释说，粉煤灰中的稀土元素被困在微小的玻璃颗粒中，酸很难突破这些颗粒。但是，就像你的冰冷的挡风玻璃如果你试图过快地加热它就会破裂一样，粉煤灰的玻璃颗粒在受到突然而强烈的热变化时也会破裂。

电流在1秒钟内将粉煤灰加热到3000°C，使玻璃破碎，从而可以相当容易地提取到REE。

闪光焦耳加热是Tour和他的同事几年前开发的一种方法，用于从碳源生产石墨烯。“我们只是想，让我们用粉煤灰试一试，”Tour说。为了测试他们的技术，团队成员将粉煤灰与一种叫做炭黑的材料混合，以提高其导电性，并将粉末混合物放入一个两端有电容器的小管中。一股电流在1秒钟内将粉煤灰加热到3000°C，使玻璃颗粒破碎。

“在热冲击之后，稀土元素处于一种更容易获得的状态，可以用一种温和的酸处理来提取，”Tour说。研究人员发现，他们能够获得的产品数量几乎是不经过热处理的两倍

• < 上页
• 下页 >