Analysis of fly ash for obtaining rare earth elements
M. Wdowin 1  
,   M. Franus 2  
 
More details
Hide details
1
Zakład Geotechnologii, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków
2
Katedra Geotechniki, Wydział Budownictwa i Architektury, Politechnika Lubelska, Lublin
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2014;17(3):369–380
 
KEYWORDS
ABSTRACT
This paper presents the results of efforts to acquire rare earth elements from fly ash derived from burning bituminous (Sample 1) and lignite (Sample 2) coals. On selected samples, analysis of XRD and SEM-EDS was carried out to determine their mineral composition, while chemical analyses made it possible to determine the composition of major trace elements and rare earth elements. Test ashes are composedmainly of aluminosilicate, quartz, and in the case of Sample 1, mullite, magnetite, and hematite. Sample 2 also contained lime, calcite, anhydrite, and plagioclase. Both tested ashes contained relatively high quantities of rare earths (about 450 ppm). Greater content was recorded for the ash from lignite. Among the studied rare earth elements, the largest quantities were recorded for cerium (110 ppm Sample 1, 142 ppm – Sample 2), lanthanum (55 ppm Sample 1, 76 ppm Sample 2), neodymium (49 ppm Sample 1, 69 ppm Sample 2), and yttrium (47 ppm – Sample 1, 63 ppm Sample 2). The content of rare earth elements in the studied fly ashes are similar to the results obtained by other authors for this type of ash; they may therefore be a potential source for REE acquisition.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Analiza popiołów lotnych pod kątem uzyskania z nich pierwiastków ziem rzadkich
REE, popiół lotny, pierwiastki śladowe
W pracy przedstawiono wyniki badań popiołów lotnych otrzymywanych ze spalania węgla kamiennego (Próbka 1) i brunatnego (Próbka 2) w aspekcie pozyskiwania z nich pierwiastków ziem rzadkich (REE). Na wybranych próbkach przeprowadzono analizy XRD i SEM-EDS celem określenia ich składu mineralnego oraz chemiczne, które pozwoliły określić ilość pierwiastków głównych, śladowych oraz pierwiastków ziem rzadkich. Badane popioły w składzie mineralnym posiadają głównie szkliwo glinokrzemianowe, kwarc oraz w przypadku Próbki 1: mullit, magnetyt i hematyt, natomiast w Próbce 2 stwierdzono: wapno, kalcyt, anhydryt, pla- gioklazy. Analizując ilość pierwiastków ziem rzadkich oba badane popioły zawierają w sobie stosunkowo wysokie ich ilości (rzędu 450 ppm).Większe zawartości REE posiada popiół z węgla brunatnego. Spośród badanych pierwiastków ziem rzadkich największe ilości zanotowano dla ceru (110 ppm – Próbka 1, 142 ppm Próbka 2), lantanu (55 ppm – Próbka 1, 76 ppm – Próbka 2), neodymu (49 ppm – Próbka 1, 69 ppm – Próbka 2) i itru (47 ppm Próbka 1, 63 ppm – Próbka 2). Zawartości pierwiastków ziem rzadkich w badanych popiołach lotnych są zbliżone do wyników uzyskanych przez innych autorów dla tego typu popiołów, dlatego też mogą one stanowić potencjalne źródło pozyskiwania z nich REE.
 
REFERENCES (21)
1.
ANDERS, E. i GREVESSE, N. 1989. Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochim. Cosmochim. Acta 53, 197–214.
 
2.
BLISSETT, R.S. i ROWSON, N.A. 2012. A review of the multi-component utilisation of coal fly ash. Fuel 97, s. 1–23.
 
3.
BLISSETT i in. 2014 – BLISSETT, R.S., SMALLEY, N. i ROWSON, N.A. 2014. An investigation into six coal fly ashes from the United Kingdom and Poland to evaluate rare earth element content. Fuel 119, s. 236–239.
 
4.
CAŁUS-MOSZKO, J. i BIAŁECKA, B. 2013. Analiza możliwości pozyskania pierwiastków ziem rzadkich z węgli kamiennych i popiołów lotnych z elektrowni. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 29(1), s. 67–80.
 
5.
DAI i in. 2012 – DAI, S., REN, D., CHOU, C.L., FINKELMAN, R.B., SEREDIN, V.V. i ZHOU, Y. 2012. Geochemistry of trace elements in Chinese coals: A review of abundances, genetic types, impacts on human health, and industrial utilization. Int. J. Coal Geol. 94, s. 3–21.
 
6.
DAI i in. 2008 – DAI, S., TIAN, L. i CHOU, C. 2008. Mineralogical and compositional characteristics of Late Permian coals froman area of high lung cancer rate in XuanWei, Yunnan, China: Occurrence and origin of quartz and chamosite. Int. J.Coal Geol. 76(4), s. 318–327.
 
7.
DAI i in. 2011 – DAI, S., WANG, X. i ZHOU, Y. 2011. Chemical and mineralogical compositions of silicic, mafic, and alkali tonsteins in the late Permian coals from the Songzao Coalfield, Chongqing, Southwest China; Chem. Geol. 282(1–2), s. 29–44.
 
8.
ESKENAZY, G.M. 1987. Rare earth elements and yttrium in lithotypes of Bulgarian coals. Org. Geochem. 11(2), s. 83–89.
 
9.
FINKELMAN, R.B. 1994.Modes of occurrence of the potentially hazardous elements in coal levels of confidence. Fuel Process. Techn. 39, s. 21–34.
 
10.
FRANUS, W. 2012. Characterization of X-type Zeolite Prepared from Coal Fly Ash. Pol. J. Environ. Stud. 21(2), s. 337–343.
 
11.
FRANUS, W. i WDOWIN, M. 2011. Wykorzystanie popiołów lotnych klasy F do produkcji materiału zeolitowego na skalę półtechniczną. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 14, z. 2, s. 79–91.
 
12.
KABATA-PENDIAS, A. i PENDIAS, H. 2001. Trace elements in soin and plants, CRC Press LLC 2001, Boca Raton London New York Washington, D.C. ss. 403.
 
13.
KASHIWAKURA i in. 2013 – KASHIWAKURA, S., KUMAGAI, Y., KUBO, H. i WAGATSUMA, K. 2013. Dissolution of Rare Earth Elements from Coal Fly Ash Particles in a Dilute H2SO4 Solvent. Open Journal of Physical Chemistry 3, s. 69–75.
 
14.
KETRIS,M. i YUDOVICH, Y. 2009. Estimations of clarkes for carbonaceous biolithes: world averages for trace element contents in black shales and coals. Int. J. Coal Geol. 78(2), 135–48.
 
15.
MOORE, F. i ESMAEILI, A. 2012. Mineralogy and geochemistry of the coals from Karmozd and Kiasar coal mines. Mazandran province, Iran. Int. J. Coal Geol. 96–97, s. 9–21.
 
16.
QUEROL i in. 1995 – QUEROL, X., FERNANDEZ-TURIEL, J.L. i LOPEZ-SOLER, A. 1995 – Trace elements in coal and their behaviour during combustion in large power station. Fuel 74 (3), s. 331–343.
 
17.
QUEROL i in. 1994 – QUEROL, X., TURIEL, J.L.F. i SOLER, A.L. 1994. The Behavior Of Mineral Matter During Combustion Of Spanish Subbituminous And Brown Coals. Mineral. Magazine 58(390), s. 119–133.
 
18.
SEREDIN i in. 2013 – SEREDIN, V.V., DAI, S., SUN, Y. i CHEKRYZHOV, I.Y. 2013. Coal deposits as promising sources of rare metals for alternative power and energy-efficient technologies. Appl. Geochem. 31, s. 1–11.
 
19.
SEREDIN, V.V. 1996. Rare earth element-bearing coals from the Russian Far East deposits. Int. J. Coal Geol. 30, s. 101–129.
 
20.
WDOWIN i in. 2014 – WDOWIN, M., FRANUS, M., PANEK, R., BADURA, L. i FRANUS, W. 2014. The conversion technology of fly ash into zeolites. Clean Techn. Environ. Policy 16(6), 1217–1223. DOI 10.1007/s10098-014-0719-6.
 
21.
XU i in. 2003 – XU, M., YAN, R., ZHENG, C., QIAO, Y., HAN, J. i SHENG, C. 2003. Status of Trace Element Emission in a Coal Combustion Process: A Review. Fuel Proces. Techn. 85 (2–3), s. 215–237.
 
ISSN:1429-6675