Solid Fuel ChemistrySolid Fuel ChemistryХимия твердого топлива0023-11773034-607XThe Russian Academy of Sciences69644710.31857/S0023117725060036ArticlesСтатьиResearch ArticleMechanochemical Activation of Lignite-Coal Ash from Thermal Power Plants as a Method for Increasing the Extraction of Rare Earth and Dispersed ElementsМЕХАНОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ ЗОЛ БУРОУГОЛЬНЫХ ТЭЦ КАК МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И РАССЕЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВKarpovaA. E.КарповаА. Е.karpova.nas03@mail.ruSkripkinaT. S.СкрипкинаТ. С.urazovatanya@mail.ruShatskayaS. S.ШацкаяС. С.shatskaya@solid.nsc.ruKutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБУН Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАНInstitute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБУН Институт химии твердого тела и механохимии СО РАНNovosibirsk National Research State UniversityНовосибирский национальный исследовательский государственный университет171120256NO6 (2025)№6 (2025)323818112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0023-1177/article/view/696447

Rare earth (REE) and rare elements (RE) are important materials for high-tech industries. To date, coal and coal ash have been recognized as a promising, economically profitable alternative source of rare earth elements, however, the implementation of their extraction process requires the development of new approaches to concentration and leaching. In this work, waste from large lignite-coal thermal power plants in Novosibirsk was studied as sources of rare earth and rare elements. The morphology and phase composition of the samples were analyzed, as well as elemental analysis by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). It was found that the studied samples are characterized by an increased gallium content. The effect of preliminary mechanochemical activation (MCA) of ash on the degree of extraction of target elements has been studied. MCA was performed in the presence of various complexing reagents (еtidronic acid, carbamide, EDTA, humic acids and their salts). The composition of the aqueous extracts from the treated samples was analyzed in detail. It has been shown that the highest degree of gallium extraction is achieved when using sodium humate as a complexing agent.

Редкоземельные (РЗЭ) и рассеянные элементы (РЭ) представляют собой важные материалы для высокотехнологичных производств. На сегодняшний день уголь и угольная зола признаны в качестве перспективного, экономически выгодного альтернативного источника редкоземельных элементов, однако реализация процесса их извлечения требует разработки новых подходов к концентрированию и выщелачиванию. В данной работе исследовались отходы крупных буроугольных ТЭЦ Новосибирска в качестве источников редкоземельных и рассеянных элементов. Проведен анализ морфологии и фазового состава образцов, а также элементный анализ методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). Установлено, что исследуемые образцы характеризуются повышенным содержанием галлия. Исследовано влияние предварительной механохимической активации (МХА) золы на степень извлечения целевых элементов. МХА проводили в присутствии различных комплексообразующих реагентов (ОЭДФ, карбамид, ЭДТА, гуминовые кислоты и их соли). Состав водных вытяжек из обработанных образцов был детально проанализирован. Показано, что наибольшая степень экстракции галлия достигается при использовании гумата натрия в качестве комплексообразователя.

brown coalfly ashslag wastethermal power plantsrare earth elementsgalliummechanochemical activationhumic substancesбурый угользола-уносазолошлаковые отходыТЭЦредкоземельные элементыгаллиймеханохимическая активациягуминовые веществаИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-19-20101.Binnemans K., Jones P.T. // Journal of Sustainable Metallurgy. 2015. V. 1. № 1. P. 29. https://doi.org/10.1007/s40831-014-0005-1Gaustad G., Williams E., Leader A. // Resources, Conservation and Recycling. 2021. V. 167. P. 105213. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.105213Balaram V. // Minerals. 2023. V. 13. № 3. P. 425. https://doi.org/10.3390/min13030425Арбузов С.И. и др. // ХТТ. 2019. № 1. С. 3. https://doi.org/10.1134/S002311771901002XСорокин А.П. и др. // ХТТ. 2023. № 1. С. 13. https://doi.org/10.31857/S0023117723010097 [Solid Fuel Chemistry. 2022. V. 56. P. 1. https://doi.org/10.3103/S0361521923010093]Вялов В.И., Гамов М.И., Наставкин А.В. // ХТТ. 2022. № 5. С. 12. https://doi.org/10.31857/S0023117722050097Черкасова Е.В. и др. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2021. № 2. С. 35. https://doi.org/10.26730/1999-4125-2021-2-35-39Янчат Н.Н., Тас-оол Л.Х. // ХТТ. 2022. Т. 5. С. 52. https://doi.org/10.31857/S0023117722050103Волынкина Е.П. // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2017. № 2. Т. 2. С. 43.Jaiswal H., Singh A.K. // Results in Earth Sciences. 2025. V. 3. P. 100064. https://doi.org/10.1016/j.rines.2025.100064Zhang W. et al. // International Journal of Coal Preparation and Utilization. 2015. V. 35. № 6. P. 295. https://doi.org/10.1080/19392699.2015.1033097Skripkina T. et al. // RSC Advances. 2021. V. 11. № 57. P. 36016. https://doi.org/10.1039/D1RA07228EGrabias-Blicharz E., Franus W. // Science of The Total Environment. 2023. V. 860. P. 160529. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160529Wang J. et al. // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2024. V. 12. № 6. P. 114623. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.114623Скрипкина Т.С. и др. // ХТТ. 2023. № 6. С. 40. https://doi.org/10.31857/S0023117723060087 [Solid Fuel Chemistry. 2023. V. 57. № 6. P. 402. https://doi.org/10.3103/S0361521923060071]Yudina L.I., Skripkina T.S., Shatskaya S.S. // Current Analytical Chemistry. 2024. V. 20. № 1. P. 52. https://doi.org/10.2174/0115734110288231231229105645Наумов А.В. // Известия вузов. Цветная металлургия. 2014. Т. 2. С. 59. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2014-2-195-203