賓州州立大學(xué)的科學(xué)家說，一種新的酸性礦井排水處理方法(AMD)可以幫助將環(huán)境污染問題轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)從智能手機(jī)到戰(zhàn)斗機(jī)的各種技術(shù)所需的重要稀土元素的重要國內(nèi)來源。

賓州州立大學(xué)地球與礦物科學(xué)學(xué)院采礦工程助理教授Mohammad Rezaee說：“數(shù)十年來，酸性礦井排水一直是一個重大的環(huán)境問題。“這項研究表明，我們可以以一種既解決環(huán)境問題，又可以回收有價值的元素并實際上降低治療成本的方式來修改現(xiàn)有的處理工藝。”

賓夕法尼亞州立大學(xué)的一個科學(xué)家小組開發(fā)了一個兩階段的處理過程，使他們能夠使用比以前更少量的化學(xué)物質(zhì)來回收更高濃度的稀土元素。

能源與礦產(chǎn)工程學(xué)教授，關(guān)鍵研究中心主任薩爾瑪·皮斯帕提(Sarma Pisupati)表示：“這項技術(shù)代表了一種有效，低成本且環(huán)保的方法，可提取用于各種消費品和工業(yè)產(chǎn)品的這些有價值的礦物。”賓夕法尼亞州的礦產(chǎn)。

稀土元素是一組17種礦物，廣泛用于先進(jìn)技術(shù)中，被美國指定為對國家經(jīng)濟(jì)和國家安全至關(guān)重要的元素。美國目前進(jìn)口了近100%的此類材料，而中國約占世界供應(yīng)量的85%。

科學(xué)家們說，來自阿巴拉契亞州煤礦開采企業(yè)的AMD代表了一種有希望的國內(nèi)稀土元素來源，因為它通常含有高濃度的礦物質(zhì)，并且由于環(huán)境問題已經(jīng)被收集和處理。

皮蘇帕蒂說：“我們目前僅在處理水方面就付出了成本，而且在許多情況下，我們甚至沒有收集所有這些礦物質(zhì)。” “現(xiàn)在，我們能夠?qū)⒈徽J(rèn)為是廢物的東西變成有價值的資源。”

當(dāng)因開采活動而出土的黃鐵礦巖(硫化鐵)與水和空氣相互作用，然后氧化生成硫酸時，就會發(fā)生AMD。科學(xué)家說，這種酸然后會破壞周圍的巖石，使有毒金屬溶解到水中。

傳統(tǒng)的處理方法包括將AMD收集在保留池中，并添加化學(xué)藥品以中和pH值(一種物質(zhì)呈酸性或堿性的指標(biāo))。這導(dǎo)致溶解的金屬沉淀或形成固體，并從水中沉降出來。研究人員稱，使用此工藝可以提取多達(dá)70%的稀土元素作為污泥，其余的則與處理后的水一起釋放。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，可以通過分兩個步驟將二氧化碳添加到AMD中，然后將其達(dá)到7的中性pH值(環(huán)境修復(fù)的目標(biāo))來提取更高濃度的稀土元素和其他關(guān)鍵礦物質(zhì)。

科學(xué)家在《化學(xué)工程雜志》上報道，使用這種方法，在5的pH值下可回收90%的鋁，而在7的pH值下可回收85%的稀土元素。

科學(xué)家們說，向AMD添加二氧化碳會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致形成稱為碳酸鹽的固體礦物質(zhì)。稀土元素與多余的碳酸鹽結(jié)合并在較低的pH值下從水中沉淀出來。

該過程稱為二氧化碳礦化，是一種新興技術(shù)，可用于從大氣中去除多余的二氧化碳。科學(xué)家們說，這項研究代表了它首次被用于從AMD中回收高濃度的稀土元素。

使用傳統(tǒng)的處理方法從AMD中回收相同濃度的稀土元素將需要添加其他化學(xué)物質(zhì)，以將pH值提高到7以上。科學(xué)家說，通過降低回收成本，新的處理方法可以使國內(nèi)稀土元素市場更具競爭力。 。

Rezaee說：“通過對現(xiàn)有處理工藝進(jìn)行簡單的修改，行業(yè)可以使用更少的化學(xué)藥品，并從AMD廢物中獲得更多的價值。” “這就是這項研究的美。”