煤炭废料可提取用于智能手机的稀土元素

对智能手机和电动汽车至关重要的稀土元素，如今可以从煤炭废料中提取，而不是靠地下开采。

钕、铕、铽和其他曾经鲜为人知的稀土元素，由于其具有磁性和电子特性，目前在手机触摸屏、电动汽车电机、风力涡轮机和其他现代技术中的应用很常见。不过，开采它们却是昂贵和低效的，因为必须挖出大面积土地来提取少量的资源。

德克萨斯州休斯顿莱斯大学的James Tour和同事想出了一种从粉煤灰中回收此类金属的方法。粉煤灰是发电厂燃烧煤炭时留下的一种黑色细粉末。

他们开发出一种名为“闪光焦耳加热”的技术——将粉煤灰填充到石英管中，并通过一秒钟的大电流将其加热到3000℃。相关成果近日发表于《科学进展》。

这种快速加热打破了粉煤灰中含有稀土金属的微小玻璃球。它还能将磷酸盐中的金属转化为更容易用弱酸分离出来的氧化物。

“每吨粉煤灰只含有大约半公斤的稀土元素，但由于我们有几十年煤炭燃烧留下的堆积如山的粉煤灰，所以可以提取的稀土元素总量是巨大的。”Tour说。

研究人员还表明，“赤泥”（铝生产过程中产生的废物）以及被磨成粉末的废弃消费电子产品，也可以用同样的方式回收稀土元素。

“快速加热过程会从这些材料中释放出有毒重金属，但它们释放出来后很容易被捕获。” Tour说，“剩下的灰烬可以与混凝土混合，以便回收利用。”

目前，这项技术已被授权给一家名为Universal Matter的公司，该公司将设法扩大规模并提取商业数量的稀土元素。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.abm3132