Ведущие научные коллективы России — ИМЕТ РАН, НИТУ "МИСиС", МГУ и КузГТУ — совместно с промышленным партнером ЕВРАЗом объявили о создании уникальной и экологически значимой технологии переработки опасных производственных отходов алюминиевой индустрии. Новый метод позволяет превращать красный шлам, ранее считавшийся проблемным веществом, в особый металл, востребованный в современной металлургии.
Красный шлам: сложная проблема, новые возможности
Красный шлам представляет собой один из самых токсичных и трудноустранимых промышленных побочных продуктов, который образуется в процессе переработки боксита для получения глинозема — ключевого сырья в производстве алюминия. На каждую тонну готового глинозема приходится до 1,5 тонн шлама. В условиях нарастающего объёма производства эта проблема обретает всё большее значение: на российских предприятиях уже накопилось примерно 600 миллионов тонн этого материала, и его запас увеличивается ежегодно.
Уникальный химический состав шлама делает его одновременно опасным отходом и ценным источником металлов: высокая доля оксидов железа, присутствие титана, кремния, остатков алюминия и даже редкоземельного скандия потенциально позволяют рассматривать шлам как стратегическое техногенное сырьё. Однако из-за высокой токсичности и риска возникновения чрезвычайных ситуаций — как печально известная авария 2010 года в Венгрии — хранение и утилизация остаются глобальной проблемой.
ИМЕТ РАН, НИТУ "МИСиС" и МГУ — научный прорыв в утилизации шламов
Научная группа, в состав которой вошли Дмитрий Зиновьев и Дмитрий Валеев из ИМЕТ РАН, а также специалисты НИТУ "МИСиС", МГУ и КузГТУ, разработала инновационную технологию, обогащающую шлам ценными металлами и превращающую его в ценный ресурс. Суть метода заключается в глубокой переработке красного шлама с удалением части щелочи перед плавкой, что позволяет безопасно использовать материал в плавильных печах без их разрушения. Освободившаяся щелочь возвращается обратно в алюминиевое производство, делая процесс практически безотходным.
Природнолегированный чугун с особыми характеристиками
В результате переработки красного шлама по новой технологии получается уникальный сплав — чугун, содержащий более 1,5% карбида титана и примерно 1% фосфора. Именно эти элементы наделяют металл повышенной прочностью, устойчивостью и хорошей текучестью. Такой чугун особенно востребован при производстве изложниц — специальных емкостей для разливки расплавленного металла на предприятиях черной металлургии.
Подобный состав сплава ранее получали исключительно с применением дорогих легирующих добавок на основе ферросплавов. Теперь же, благодаря новой методике, все необходимые элементы уже присутствуют в сырье. Таким образом, открывается путь к созданию "природнолегированного чугуна" без дополнительных затрат на стороне закупки дорогих примесей. Это значительно повышает экономическую привлекательность и рентабельность производства, а заодно снижает экологическую нагрузку в масштабах всей отрасли.
Промышленное внедрение и роль партнеров
В числе первых предприятий, заинтересованных в практике использования нового чугуна, оказался металлургический гигант ЕВРАЗ. По словам Дмитрия Валеева, руководителя проекта и кандидата технических наук, разработанная технология открывает возможности для повторного использования практически всего объема накопленных красных шламов России в металлургическом процессе. Если реализовать инициативу в промышленных масштабах, это позволит не только очистить тысячи гектаров земель, занятых шламохранилищами, но и получить дополнительный источник высококачественного металла для нужд отечественной и мировой экономики.
Особое внимание привлекает экологическая ориентированность новшества: возврат щелочи обратно в переработку снижает агрессивное воздействие на окружающую среду, а исключение этапа дополнительного легирования сводит к минимуму затраты энергии и ресурсов. Таким образом, экономический выигрыш сочетается с ответственным отношением к природе и заботой о будущем страны.
Вклад Дмитрия Зиновьева и Дмитрия Валеева
Дмитрий Зиновьев, младший научный сотрудник ИМЕТ РАН, стал одним из ключевых участников работы по оптимизации технологического процесса. Его исследования позволили подобрать оптимальные условия и температуру плавки, превышающую 1700 градусов Цельсия, что критически важно для получения чугуна с особыми характеристиками. Дмитрий Валеев, старший научный сотрудник и руководитель направления, стоял у истоков идеи интеграции технологии переработки в промышленный цикл больших предприятий России.
Их совместная деятельность в кооперации с ведущими вузами страны — НИТУ "МИСиС", МГУ и КузГТУ — еще раз подтверждает, что объединенные сильные интеллектуальные ресурсы способны решать задачи любого масштаба: от инновационной переработки техногенных отходов до создания новых классов материалов, востребованных на мировом рынке.
Экологические перспективы и будущее развития
Инициатива, предложенная группой российских ученых, наглядно демонстрирует реальность перехода к технологии безотходного производства и повторного вовлечения промышленных остатков в экономический оборот. Масштабное внедрение разработки позволит не только решить актуальные экологические проблемы алюминиевой отрасли — такие как заполненность шламохранилищ и риски аварий, — но и вывести отечественную металлургию на качественно новый уровень. Ресурсы, ранее считавшиеся бесполезным и даже опасным грузом, обретают новую жизнь, а наука, промышленность и экология движутся рука об руку к устойчивому будущему России.
