Угольная зола: скрытый ресурс для алюминиевой промышленности
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН), совместно с коллегами из России и Китая, разработали совершенно новый подход к переработке золы, остающейся после сжигания угля на теплоэлектростанциях. Благодаря этому методу, ранее бесполезные промышленные отходы становятся альтернативным и ценным источником алюминия, что способствует развитию зеленых технологий и поддерживает идеи устойчивого развития отрасли.
Мировая энергетика ежегодно производит огромное количество золы от сжигания угля — около миллиарда тонн. Обычно этот побочный продукт просто складируется, занимая обширные земли и вызывая долгосрочные проблемы для экологии, а также загрязняя почву и воду. В то же время в золе может содержаться значительное количество оксида алюминия — важнейшего сырья для изготовления металлического алюминия, имеющего стратегическое значение.
Важность разработки для России и Китая
Россия и Китай — признанные мировые лидеры по выпуску алюминия, однако их собственные запасы бокситов ограничены. Из-за нехватки местного сырья страны вынуждены закупать бокситы за границей, преимущественно в африканских регионах. Новая технология, созданная в ГЕОХИ РАН, нацелена на эффективную переработку золы как доступной альтернативы импортному сырью. Таким образом, появляется возможность снизить импортозависимость, увеличить экономическую самостоятельность и одновременно решить проблему накопления отходов на золоотвалах.
Три этапа технологического процесса: эффективное извлечение алюминия
Разработанный специалистами ГЕОХИ РАН технологический процесс состоит из последовательных этапов:
- Магнитная сепарация удаляет до 34% железа, концентрируя в остатке до 27% оксида алюминия.
- На следующем этапе проводится кислотное выщелачивание при 160–200°С с использованием бисульфата аммония и серной кислоты. Это позволяет выделить до 78% содержащегося алюминия всего за полтора часа, при этом вещества, такие как кремнезем, остаются в твердой фазе без вредных примесей.
- К заключительной стадии процесса относится сорбционная очистка полученного раствора: современные ионообменные смолы снижают содержание железа почти в 12 раз — с 27,2 до 2,2 мг/л. При этом такие смолы легко регенерируются и пригодны для многократного использования, что делает процесс экономически и технологически выгодным.
Экономическая привлекательность и экологический эффект
Руководитель проекта, кандидат технических наук Дмитрий Валеев, подчеркивает, что новая технология обладает высоким потенциалом коммерциализации. Доходность от переработки одной тонны золы может достигать более 11 тысяч рублей, а получаемые материалы востребованы в различных областях: металлургический глинозем идет в производство алюминия, железосодержащая фракция может быть использована как добавка в сталелитейной отрасли, а кремнезем открыт для применения в строительстве либо для выпуска технической керамики из карбида кремния. Помимо получения ценных материалов, внедрение данной технологии значительно уменьшает количество отходов, способствует сокращению занимаемых золоотвалами территорий, а значит, минимизирует антропогенное влияние на окрестную среду.
Потенциал развития и масштабирования инновации
После успешного завершения лабораторных испытаний команда исследователей готовится к следующему важному шагу — проведению пилотных экспериментов в условиях, приближенных к промышленным. Технология отличается универсальностью, так как позволяет перерабатывать не только угольную золу, но и другие виды алюмосодержащих вторичных материалов: красный шлам, остатки алюминиевого производства, бокситы с повышенным содержанием кремнезема и даже каолиновую глину. Это открывает широкие перспективы для масштабного внедрения инновации на территории России, Китая и других стран с развитой энергетической и алюминиевой промышленностью.
В целом, разработка ГЕОХИ РАН и Дмитрия Валеева обладает большим потенциалом трансформировать подход к ресурсосбережению и утилизации промышленных отходов, привнести ощутимую пользу как экономике, так и экологии. Подобные инновации демонстрируют, что даже такие сложные задачи, как переработка золы и получение из неё стратегически важных металлов, могут быть решены с помощью современных научных решений и командной работы ученых из разных стран.
Источник: www.kommersant.ru
