德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，墨西哥湾沿岸地区的煤炭及煤灰中蕴藏着大量稀土元素，总价值估算超过1870亿美元。

不过，换算到单吨价值，这些稀土元素的经济回报并不算高：煤炭和煤灰中稀土的价值都不足每吨5美元。这一水平难以支撑专门为稀土开辟全新产业，但对于本就因燃料、道路材料等用途而开采或处理煤炭和煤灰的企业来说，却可能成为颇具吸引力的额外收入来源。

德克萨斯大学杰克逊地球科学学院经济地质局研究副教授、论文合著者布伦特·埃利奥特表示：“你需要想办法让副产品产生经济价值。如果你已经在开采煤炭，那么稀土元素就可以成为一个附加收益。”

相关成果发表在《国际煤炭科学与技术杂志》上。这项工作延续了经济地质局研究人员在2024年主导的一项研究。后者估算，全国可获取煤灰资源中可提取的稀土元素总价值约为84亿美元。

这两项研究都属于一项更大计划的一部分，目标是系统梳理美国境内关键矿产和稀土元素的潜在来源。这类元素对现代技术至关重要，广泛应用于计算机、电池等设备。目前，美国约70%的稀土供应依赖进口，主要来自中国。

在最新研究中，团队分析了118个来自煤矿和煤灰的样本，大部分取自美国地质调查局的档案。所研究的煤炭为未成熟的褐煤，采自13处矿区：其中德克萨斯州10处、路易斯安那州2处、密西西比州1处。样本还包括阿肯色州一座废弃矿井的煤炭，以及田纳西州和肯塔基州两个粘土坑中的样品。

研究人员估算，墨西哥湾沿岸地区煤矿中约有580亿公吨煤炭，所含稀土元素总价值约为1860亿美元。按70%的提取率计算，每吨煤炭中稀土元素的可回收价值约为3.20美元。该地区填埋场和滞留池中约有2.58亿吨煤灰，所含稀土元素总价值约12亿美元，按30%的提取率折算，每吨煤灰的稀土价值约为4.40美元。

煤炭和煤灰中的大部分稀土元素属于制造高性能磁体所需的类型，而这类磁体在多种技术领域中应用广泛。

本研究分析的褐煤中，关键矿物质的平均含量约为地壳上层平均值的60%。总体来看，稀土元素本身并不稀有，真正的难点在于找到浓度足够高、具备经济开采价值的矿床。

研究人员指出，煤炭之所以具有潜在吸引力，一方面在于资源易于获取，另一方面是其中的稀土元素相对容易通过化学方法提取。约70%的煤中稀土元素可以用一种环境友好的弱酸进行回收。

团队还发现了一些局部富集区。例如，德克萨斯中部吉本斯溪矿的稀土元素含量约为地壳平均值的17倍，这种异常富集可能与当地的火山活动历史有关。

整体来看，研究表明，稀土元素更适合作为已经利用煤炭的产业的有价值副产品。煤灰中的稀土浓度通常高于原煤，约为煤炭中位值的四倍，因为在燃烧过程中，稀土元素会在煤灰中富集。

该研究首席作者、经济地质局研究教授布里奇特·斯坎伦表示：“这体现了煤炭材料中蕴含关键矿产的优势，为多种再利用和回收路径提供了可能。”

在实际应用上，燃煤电厂可以在燃烧前从煤炭中提取稀土元素。有电厂利用煤炭生产用于水处理的颗粒活性炭，而煤灰则已被广泛用于道路沥青、砖块等多种产品中。

不过，从煤灰中提取稀土元素比从原煤中更具挑战性，因为稀土元素多处于矿物相。对煤炭提取效果良好的弱酸，在煤灰中的稀土回收率仅约5%。若采用更强酸，可将提取率提高到约30%，但成本更高，且在处理和处置方面更为复杂。

“这里存在明显的权衡，”斯坎伦说，“不仅要考虑稀土元素的浓度，还要综合评估可提取性、加工难度以及相关成本等因素。”

煤炭和煤灰本身就有多种潜在终端用途。由埃利奥特牵头，经济地质局目前正在推进一项计划，尝试将煤灰等废弃物与有能力从中提取有价值物质的工业企业对接。研究合著者、肯塔基大学研究教授詹姆斯·豪尔长期专注于煤炭产品研究，他认为，要实现煤炭产品的盈利，需要采取“全方位”的综合利用策略。

“必须意识到，产品结构要多元化，而不能只盯着少数几种元素，”豪尔说，“这有点像肉类加工行业，你卖的不是一小块肉，而是一整头猪。”