Золотое дно
Как угольная зола стала источником алюминия
Ученые Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с российскими и китайскими коллегами предложили инновационный метод переработки золы угольных ТЭС, позволяющий извлекать ценный металл — алюминий. Технология сочетает кислотное выщелачивание под давлением и ионообменную очистку раствора, что открывает новые возможности для ресурсосберегающей экономики. Результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале Separation and Purification Technology.
Автор исследования на химическом заводе при проведении опытно-промышленных испытаний, г. Цзаочжуан, провинция Шаньдун, КНР
Фото: Дмитрий Валеев
Автор исследования на химическом заводе при проведении опытно-промышленных испытаний, г. Цзаочжуан, провинция Шаньдун, КНР
Фото: Дмитрий Валеев
Ежегодно угольные электростанции по всему миру производят около 1 млрд тонн золы, значительная часть которой просто складируется, занимая огромные территории и загрязняя окружающую среду. При этом зола может содержать до 40% оксида алюминия — ключевого сырья для производства металлического алюминия.
Россия и Китай, крупнейшие производители алюминия в мире, испытывают дефицит собственных бокситов и вынуждены импортировать сырье из экваториальных стран (Гвинея, Гана). Разработанная технология позволяет использовать угольную золу как альтернативный источник алюминия, снижая зависимость от импорта и решая проблему утилизации отходов энергетики.
Новый метод, разработанный в ГЕОХИ РАН, включает в себя три ключевых этапа: предварительную магнитную сепарацию, высокотемпературное кислотное выщелачивание и очистку раствора от железа. На первом этапе магнитная сепарация позволяет удалить до 34% железа в виде магнитной фракции, оставляя немагнитную часть с повышенным содержанием алюминия (26,76% Al2O3). Далее проводится выщелачивание смесью бисульфата аммония (NH4HSO4) и серной кислоты (H2SO4) при 160–200 °C, что обеспечивает извлечение до 78% алюминия всего за 90 минут, при этом кремнезем остается в твердом остатке. Финальная стадия очистки раствора с использованием ионообменных смол демонстрирует высокую эффективность: смола S957 снижает концентрацию железа в 12 раз (с 27,2 до 2,2 мг/л), сохраняя возможность регенерации смолы серной кислотой.
Графическая аннотация схемы получения металлургического глинозема из золы угольных электростанций
Фото: Дмитрий Валеев
Графическая аннотация схемы получения металлургического глинозема из золы угольных электростанций
Фото: Дмитрий Валеев
«Технология обладает значительным экономическим потенциалом, позволяя получать прибыль в 11,5 тыс. рублей с каждой тонны переработанной золы. В результате процесса образуются три ценных продукта: металлургический глинозем, железосодержащая магнитная фракция и кремнеземистый остаток, пригодный для строительных материалов или керамики на основе карбида кремния. С экологической точки зрения метод обеспечивает существенное сокращение объемов золоотвалов и минимизирует воздействие на окружающую среду»,— рассказал руководитель исследования Дмитрий Валеев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ РАН.
Успешно пройдя лабораторные испытания, технология готова к следующему этапу — пилотным испытаниям для отработки параметров в промышленных масштабах. Универсальность метода открывает перспективы для переработки не только золы, но и другого алюмосодержащего сырья — красного шлама, вторичного алюминиевого шлака, высококремнистых бокситов или каолиновой глины, что значительно расширяет потенциальную область его применения.