Ученые из США проверили эффективность ионного обмена для извлечения редкоземельных металлов из американского угля. Результаты работы были опубликованы в журнале Metallurgical and Materials Transactions E.

Редкоземельные металлы (РЗМ) в земной коре находятся в обилии, однако очень редко удается найти месторождения, которые было бы выгодно осваивать. РЗМ также находятся в осадочных породах и таких полезных ископаемых, как уголь, причем содержание металлов может достигать высоких значений. Исследователи предложили использовать уголь и сопутствующие ему отложения как сырье для извлечения редкоземельных металлов.  

Чтобы проверить подход, ученые взяли несколько образцов угля из пласта Upper Kitanning в США. Пробы размельчались и анализировались на наличие РЗМ с помощью атомно-эмиссионной спектроскопии. Затем для извлечения РЗМ образцы были внесены в раствор выщелачивателя сульфата-аммония. Другие пробы были обработаны ионной жидкостью или глубоким эвтектическим растворителем, в котором растворяются древесные волокна. С помощью рентгеновской дифракции ученые оценили количество извлеченных РЗМ в каждом из трех случаев.

Наиболее эффективным был сульфат аммония, с помощью которого удалось извлечь около 89 процентов от общего содержания РЗМ в образцах угля (264 мг/кг). Ученые считают, что именно этот способ может стать потенциально выгодным для промышленного извлечения металлов из угля.  

Редкоземельные металлы находят применение в высоких технологиях, включая магниты, аккумуляторы, люминофоры и катализаторы, а также во многих отраслях экономики, например, в здравоохранении, транспорте, производстве электроэнергии, нефтепереработке и электронике. Они служат материалом для изготовления ветрогенераторов, электротранспорта и осветительных приборов. В iPhone, например, используется восемь редкоземельных элементов — для микросхем, динамиков и дисплея. 

Чтобы удовлетворить спрос на конечные продукты, США приходится полагаться на импорт редкоземельных металлов, поскольку их собственный уровень добычи РЗМ не превышает 7 процентов от мирового. Лидером же по добыче РЗМ является Китай, на который в 2010 году пришлось свыше 95 процентов всех добытых запасов редкоземельных металлов. Сейчас авторы исследования ведут переговоры с несколькими угледобывающими компаниями в Пенсильвании о возможном коммерческом использовании технологии добычи РЗМ из угля и сопутствующих отложений.

Автор: Александр Еникеев