将煤矿排水变成稀有矿物的来源

一项新的研究调查了一种减少煤矿排水对环境的负面影响并从中提取稀土元素的新工艺，稀土元素是制造许多高科技设备所需的珍贵矿物。

“稀土元素，例如钇，是我们每天使用的电子产品、计算机和其他小工具的必要组成部分，”该研究的合著者、土木环境与大地测量工程副教授 Jeff Bielicki 说。和俄亥俄州立大学约翰格伦公共事务学院。

这项发表在《环境工程科学》杂志上的研究评估了该团队获得专利的实验过程，该过程被证明可以成功清洁煤矿排水，同时在俄亥俄州、宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的多条河流样本中生产稀土元素。

“让我感到惊讶的一件事是我们的过程净化水的效果如何，”Bielicki 说。“从环境的角度来看，这项工作的主要好处是我们成功地捕获和中和了如此多的污染。”

当废弃的煤矿漏水时，随后的排水会污染数千英里的天然水道，使它们变成橙色，并对生态系统造成巨大伤害。

尽管从煤矿排水中提取的稀土元素的需求量越来越大，但在世界上只有少数几个地区发现了这些矿物的可行天然矿床，这意味着只有少数几个国家可以提供它们。

例如，包括美国在内的大部分西方世界都依赖中国提供这些关键资源的大约 80%。Bielicki 说，因此，许多政府机构试图通过建立国内稀土元素供应来减少这种依赖，特别是因为将稀土元素从地下开采出来会造成巨大的环境和社会危害。

“通过从其他国家采购这些材料，我们实际上没有任何监督他们如何开采和生产材料的环境后果，”他说。“国内生产在很多方面都很好，部分原因是我们可以制定法规，更好地保护环境和我们生产的社区中的人们。”

目前，煤矿排水使用主动处理系统进行处理，这些系统使用化学物质来净化水，或使用被动处理系统，这通常取决于细菌活动或地球化学方法。

根据这项研究，被动方法往往需要更少的资源，对环境的影响也更小。俄亥俄州立大学的团队使用了一个被动系统，该系统结合了碱性工业副产品，包括水处理厂污泥等材料，以中和煤排放并捕获稀土元素。

Bielicki 说：“它的设计目的是让煤矿排水的自然渗漏物渗透到材料中，以捕获和提取它。” 清除废水所需的平均时间通常会有所不同，因为该过程在很大程度上取决于水从矿井中流出的速度。

该工艺捕获了现代技术中使用的各种金属，包括铽、钕和铕，它们在手机显示屏、电池、麦克风、扬声器和其他部件中发挥着关键作用。

Bielicki 说，该工艺目前的成本高于稀有金属的当前市场价格，但进一步的进步将使价格下降。

Bielicki 说，他希望他们的研究能为未来关于煤废料处理的政策提供信息，并帮助公众检查采矿在典型成本之外对环境的影响，比如它对人类健康和整个生态系统的影响。

“我们对环境所做的一切都不是良性的，因此虽然从煤炭和其他化石燃料转向在几个不同方面是有益的，但我们需要以解决更大范围问题的方式影响这些转变，而不仅仅是成本，”他说。“我们的研究是解决这些环境和社会后果的重要一步。”

该研究的其他俄亥俄州立大学共同作者是 Marcos Miranda、Soomin Chun 和 Chin-Min Cheng。该团队的其他成员包括俄亥俄州立大学教授 John Lenhart 和 Tarunjit Butalia。

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