Ученые из Уральского федерального университета и Института геохимии и аналитической химии им. Вернадского РАН разработали новый метод обработки угольной золы, позволяющий извлекать из нее полезные металлы и редкоземельные элементы.
Авторам исследования удалось получить до 85% содержащихся в золе алюминия и скандия, легкого металла серебристого цвета с желтым отливом. Результаты опубликованы в журнале Metals, который издается Многопрофильным институтом цифровых публикаций (MDPI).
Угольная зола представляет собой отходы, которые образуются после сжигания угля на тепловых электростанциях (ТЭС). Большая часть ее полезных компонентов – алюминия и редкоземельных металлов – содержится в муллите, минерале из класса силикатов, который стоек к вскрытию кислотами и щелочью. Чтобы "вскрыть" муллит, авторы исследования сначала обработали золу с помощью высококонцентрированного раствора гидроксида натрия и удалили из нее магнитные элементы, а затем подвергли ее выщелачиванию (переводу в жидкий раствор твердых компонентов).
"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°", — цитирует Уральский федеральный университет Андрея Шопперта, доцента кафедры цветных металлов.
Образцы золы были взяты с Рефтинской ГРЭС (Свердловская область), где уголь сжигается в котлах-утилизаторах при температуре 1300 C°. Состав препарируемого сырья включал, в том числе диоксид кремния (62%), оксид алюминия (24,6%) и оксид железа (3%). Ученым с помощью кислотного выщелачивания удалось получить из этого сырья до 85% алюминия и скандия. При этом предварительная обработка золы гидроксидом натрия позволила снизить температуру выщелачивания с 210 C° до 170 C°.
По мнению ученых, новый подход позволяет извлекать алюминий вне зависимости от состава золы. "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", — цитирует Уральский федеральный университет Андрея Шопперта.
По материалам globalenergyprize.org
