Сотрудники Уральского федерального университета с коллегами из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского разработали новый метод обработки золы. Он позволит извлекать из нее полезные металлы и редкоземельные элементы (РЗЭ). Разработка поможет предприятиям сократить образование промышленных отходов и сделать производство более экологичным.
У технологии высокая эффективность — после двухстадийной обработки можно извлечь до 85 % алюминия, скандия и других РЗЭ, уверены в пресс-службе УрФУ.
«Угольная зола состоит из многочисленных компонентов, извлечение которых может решить экологические и ресурсные проблемы, связанные с устойчивым развитием. Мы разработали технологию на основе кислотного выщелачивания после предварительного обогащения, которая позволяет после 90-минутной обработки извлечь из золы до 85 % алюминия и скандия. Что важно — рабочая температура не превышает 170–175 C° против 210 C° для исходной золы. Это позволит снизить эксплуатационные расходы, а также даст возможность использовать более простое оборудование для обработки», — объяснил доцент кафедры металлургии цветных металлов УрФУ Андрей Шопперт.
Угольная зола — это отходы, которые образуются после сжигания угля на тепловых электростанциях (ТЭС). Большая часть полезных компонентов — алюминия и редкоземельных металлов содержится в упорной муллитовой фазе золы. Эта фаза представляет собой стойкий для вскрытия кислотами и щелочью алюмосиликат. Чтобы вскрыть этот материал и извлечь из него максимальное количество полезных элементов, специалисты обработали золу при помощи высококонцентрированного раствора гидроксида натрия при одновременном удалении магнитных элементов.
«Перед кислотным выщелачиванием мы провели обескремнивание золы при помощи раствора гидроксида натрия. В результате мы удалили более 60 % кремнезема, 70 % железа в виде отдельного концентрата и до 10–20 % глинозема (оксида алюминия). За счет предварительного обескремнивания нам удалось повысить реакционную способность муллита и тем самым снизить рабочую температуру при кислотном выщелачивании до 170 C°», — рассказал Андрей Шопперт.
Образцы золы взяли с Рефтинской ГРЭС в Свердловской области. Уголь там сжигается в котлах-утилизаторах при температуре 1300 C°. По своему составу угольная зола состояла на 62 % из диоксида кремния, на 24,6 % из оксида алюминия и на 3 % из оксида железа. металлурги уточняют, что химический состав золы может варьироваться в зависимости от месторождения угля и метода его сжигания.«Например, в Китае разработки по использованию золы для получения глинозема ведутся уже давно и есть опытно-промышленные установки, но в их золе глинозема изначально больше — до 50 %. Кроме того, наша зола является более упорной для извлечения элементов из-за высокой температуры образования. Тем не менее, независимо от метода сжигания угля, в золе остается большое количество алюминия и редкоземельных металлов. Поэтому данный техногенный отход является перспективным сырьем для добычи этих металлов», — отметил Андрей Шопперт.
По словам ученых, извлечение полезных элементов из золы в будущем может стать одним из основных источников для получения глинозема и других элементов. Описание метода и результаты исследования, выполненного при поддержке Российского научного фонда и правительства Свердловской области, опубликованы в журнале Metals.
