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代世峰团队在Int J Coal Geol发表关于煤灰中稀土元素及其提取的研究成果

发布者:刘裕国(2019-01-18)

目前,煤及燃煤产物中的稀土元素是国际煤地质学领域的热点研究问题。与传统稀土矿产相比,煤灰被普遍认为是一种重要的获取稀土元素的可替代性资源,因此吸引了国内外众多学者对煤灰中稀土元素的含量分布、地质成因、赋存状态以及提取工艺进行研究。

近日,代世峰教授团队在著名期刊International Journal of Coal Geology发表了关于煤灰中稀土元素的分布特征以及化学提取的最新研究成果。该研究以我国四川省泸州电厂的入料原煤和燃煤灰渣为对象,利用电感耦合等离子质谱、X射线荧光光谱、X射线衍射、带能谱的场发射扫描电镜等技术手段,详细研究了其地球化学和矿物学特征,重点讨论了稀土元素在燃煤过程中的行为特征以及在燃烧后煤灰中的分布情况。研究发现,稀土元素在泸州入料煤中明显富集,而煤灰中的稀土元素含量是入料煤的23倍,且与底灰相比,飞灰中重稀土元素更为富集;入料煤中矿物以高岭石和伊蒙混层等黏土矿物为主,含少量的碳酸盐矿物;煤灰以非晶质的玻璃体组成为主,含有莫来石、石英等矿物。利用低浓度的氢氟酸溶液在室温条件下对煤灰中的玻璃体和矿物进行了分离,结果表明飞灰中90%以上的稀土元素分布在玻璃体中,而底灰中只有不到50%的稀土元素分布在玻璃体中。提出了一种酸碱联合浸出的方法对飞灰中的稀土元素进行了化学提取,通过NaOH去除飞灰中的活性硅,利用HCl提取稀土元素;根据正交试验设计原理,优化了浸出反应条件,在实现飞灰中近90%稀土元素有效提取的同时,并去除了40%以上的杂质硅。

代世峰教授为本文的通讯作者,共同作者包括研究生王振、澳大利亚新南威尔士大学David FrenchIan Graham教授、重庆地质矿产研究院邹建华博士。该研究主要由国家自然科学基金国际合作重点项目(No. 41420104001)、国家自然科学委员会和山西省联合基金重点项目(No. U1810202)、111计划(No. B17042)和长江学者创新研究团队项目(IRT_17R104)资助。

论文:Wang, Z., Dai, S., Zou, J., French, D., Graham, I.T., 2019. Rare earth elements and yttrium in coal ash from the Luzhou power plant in Sichuan, Southwest China: Concentration, characterization and optimized extraction. Int. J. Coal Geol. 203, 1-14.