Ученые разработали технологию получения глинозема из угольной золы — побочного продукта работы угольных электростанций. Поскольку глинозем нужен при производстве алюминия, предложенный подход удешевит получение этого металла, а также позволит утилизировать образующиеся в огромных количествах отходы
Автор исследования в лаборатории Университета Тунцзи, Шанхай
Д. Валеев
Полученный авторами разработки глинозем соответствует стандартам качества, установленным в России, Китае и Индии, поэтому потенциально может использоваться как на отечественных, так и на зарубежных производствах.
Глиноземом называют оксид алюминия, который находит широкое применение в различных отраслях промышленности, однако в основном используется при получении металлического алюминия. Объемы производства с каждым годом растут, поэтому заводы нуждаются в дешевом, но при этом качественном глиноземе. Исследования показывают, что сырьем для его получения могут служить различные промышленные отходы, в том числе золошлаковые отходы (угольная зола) — побочный продукт сгорания угля на теплоэлектростанциях.
Ежегодно во всем мире электростанции производят более 1000 млн тонн угольной золы, которая складируется на шламополях и может попадать в почвы и водоемы, тем самым загрязняя их. Поэтому использование золошлаков для получения глинозема поможет сохранить окружающую среду вокруг электростанций
Ежегодно во всем мире электростанции производят более 1000 млн тонн угольной золы, которая складируется на шламополях и может попадать в почвы и водоемы, тем самым загрязняя их. Поэтому использование золошлаков для получения глинозема поможет сохранить окружающую среду вокруг электростанций.
Ученые из Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН (Москва), Уральского федерального университета (Екатеринбург) и Университета Тунцзи (Китай) разработали технологию получения высококачественного глинозема из золошлаков, которая предусматривает последовательную обработку исходного сырья несколькими химическими реактивами.
Авторы использовали золу, полученную в результате работы Рефтинской ГРЭС — крупнейшей в России угольной электростанции, расположенной в Свердловской области.
Технологическая схема получения металлургического глинозема из золы угольных электростанций
Д. Валеев
Сначала золу в течение трех часов растворяли в смеси серной кислоты и бисульфата аммония при температуре 200 °С. Полученный раствор охладили, в результате чего получили алюмоаммонийные квасцы — комплексную соль аммония, алюминия и серной кислоты. Затем их дополнительно очистили от примеси железа, растворили в воде и осадили в виде минерала алунита на поверхности затравки, которой служил минерал бемит. При этом ученые меняли количество используемых реактивов, температуру и длительность осаждения, чтобы определить, какие условия позволяют получить больше алунита. На заключительных этапах синтеза алунит промыли аммиаком для удаления серы и обожгли в печи при 950 °С.
Оказалось, что максимальное количество алунита — промежуточного продукта синтеза — удается получить в течение восьми часов при нагреве раствора до 90 °С. В этом случае эффективность осаждения составляет 88%.
Оказалось, что максимальное количество алунита — промежуточного продукта синтеза — удается получить в течение восьми часов при нагреве раствора до 90 °С. В этом случае эффективность осаждения составляет 88%
Химический анализ показал, что размер частиц и чистота глинозема, произведенного предложенным способом, соответствуют требованиям государственных стандартов России, Китая и Индии. Поэтому полученный продукт может использоваться отечественными и зарубежными глиноземными заводами.
«Главной инновацией предлагаемого способа стала возможность осаждения алюминия в виде алунита без использования дополнительных реагентов, например газообразного аммиака. Использование бемита, а не традиционно используемого гиббсита в качестве затравки позволило снизить температуру кальцинации глинозема на 300 градусов Цельсия. Таким образом, энергозатраты сокращаются на 30 процентов. В дальнейшем мы планируем оптимизировать продолжительность процесса осаждения и получать чистый порошок бемита без примеси серы, чтобы исключить стадию дополнительной очистки», — рассказывает руководитель проекта Дмитрий Валеев, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ РАН.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Cleaner Production.
По материалам пресс-службы РНФ