中国矿业大学（北京）等在中国煤炭中稀土元素和钇分布与经济意义研究方面取得新进展
日期：
2025-02-12
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近日，题为“Rare earth elements and yttrium in Chinese coals:Distribution and economic significance”的论文在线发表于国际知名期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》。论文由中国矿业大学（北京）等单位完成，通讯作者为中国矿业大学（北京）许娜教授。该研究通过对中国64个煤矿的888个煤样进行分析，揭示了中国煤炭中稀土元素和钇的分布特征及其经济开发潜力，为稀土资源的可持续供应提供了新的思路。稀土元素和钇（REY）是现代高科技和绿色能源领域不可或缺的战略材料，广泛应用于永磁体、电池、催化剂和荧光灯等领域。随着全球向可再生能源和去碳化的加速转型，REY的需求急剧增加。然而，传统矿石中的REY资源逐渐枯竭，导致其供应日益紧张。近年来，煤炭作为一种潜在的REY新来源受到关注。尽管如此，中国煤炭中REY的分布和经济开发潜力尚未得到全面评估。本研究旨在填补这一空白，通过综合分析中国煤炭中REY的分布规律，探索其作为REY回收资源的潜力，为实现REY的可持续供应提供科学依据。研究团队采用Kruskal-Wallis H检验、Dunn检验和自组织映射（SOM）算法，对中国煤炭中REY氧化物的潜在分布进行了全面分析和预测。实验过程中，研究人员收集了来自中国五个煤炭产区的888个煤样，覆盖了六个主要的成煤时期。通过对这些煤样的化学分析，研究人员详细记录了REY氧化物的浓度，并计算了Coutl值（一种用于评估REY回收潜力的指标）。实验中，研究人员还对煤样进行了灰分转化处理，以确保数据的准确性。通过Isometric Log-ratio（ilr）变换，研究人员将原始数据转换为适合统计分析的形式，从而有效解决了煤炭元素数据的组成性问题。研究结果显示，中国煤炭中REY氧化物的浓度和Coutl值在不同煤炭产区和成煤时期存在显著差异。南方和北方煤炭产区的煤炭显示出较高的REY氧化物浓度和Coutl值，表明这些地区具有较高的REY回收潜力。特别是从二叠纪到三叠纪时期的煤炭表现出最显著的REY回收潜力。此外，研究还发现REY与Ti、Al、Zr、Hf、Ga、Nb、Ta和P等元素具有强关联性，这些元素可作为REY富集的地球化学指标。通过对不同煤炭产区和成煤时期的详细分析，研究人员发现，尽管部分煤炭产区的Coutl值较高，但由于REY氧化物浓度低于经济开采的临界值，其开发潜力受限。相比之下，南方产区的煤炭不仅具有最高的REY氧化物浓度，还拥有较高的Coutl值，显示出最高的REY回收潜力。本研究指出，中国煤炭中稀土元素和钇的分布具有显著的区域和时期差异。南方和北方煤炭产区的煤炭因其较高的REY氧化物浓度和Coutl值而显示出较高的经济开发潜力。此外，研究还揭示了与REY富集相关的地球化学指标，为未来的资源勘探和开发提供了重要的科学依据。尽管如此，研究也指出，尽管部分煤炭产区的REY氧化物浓度和Coutl值较高，但由于其灰分特性，REY的提取效率仍需进一步提高。因此，开发新的REY提取方法，特别是针对Class F灰分的提取技术，对于提高中国煤炭中REY的经济开发潜力具有重要意义。
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