Хотя редкоземельные элементы не так редки, как следует из их названия, основные запасы либо находятся в политически чувствительных местах, либо широко рассредоточены, что затрудняет их добычу. Итак, чтобы обеспечить их поставку, некоторые люди обратились к переработке других обогащенных ресурсов. Например, зола, образующаяся в качестве побочного продукта угольных электростанций, имеет такие же концентрации элементов, что и сырые руды. Тем не менее, современные методы извлечения этих драгоценных материалов из летучей золы угля опасны и требуют нескольких этапов очистки, чтобы получить пригодный к употреблению продукт.
Потенциальным решением могут быть ионные жидкости, которые считаются экологически безвредными и могут использоваться повторно. В частности, бис (трифторметилсульфонил) имид бетаиния или [Hbet] [Tf2N] избирательно растворяет оксиды редкоземельных элементов по сравнению с оксидами других металлов.
Эта ионная жидкость также уникальным образом растворяется в воде при нагревании и затем разделяется на две фазы при охлаждении. Итак, Чинг-Хуа Хуанг, Лаура Стой и коллеги из Технологического института Джорджии захотели посмотреть, сможет ли он эффективно и предпочтительно извлекать желаемые элементы из летучей золы угля и можно ли ее эффективно очистить, создав процесс, который является безопасным и генерирует мало отходов.
Исследователи предварительно обработали угольную муху щелочным раствором и высушили ее. Затем они нагрели золу, взвешенную в воде, с помощью [Hbet] [Tf2N], создав единственную фазу. При охлаждении растворы разделялись. Ионная жидкость извлекала более 77% редкоземельных элементов из свежего материала, и еще больший процент (97%) извлекала из выветренной золы, которая годами находилась в пруду-накопителе.
Наконец, редкоземельные элементы были удалены из ионной жидкости разбавленной кислотой. Исследователи обнаружили, что добавление бетаина на стадии выщелачивания увеличивает количество извлеченных редкоземельных элементов. Команда проверила возможность повторного использования ионной жидкости, промыв ее холодной водой для удаления излишков кислоты, и не обнаружила никаких изменений в ее эффективности экстракции за три цикла выщелачивания-очистки.
Исследователи говорят, что этот малоотходный подход дает раствор, богатый редкоземельными элементами с ограниченным количеством примесей, и может использоваться для вторичного использования драгоценных материалов из большого количества угольной летучей золы, хранящейся в резервуарах-хранилищах.