Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) и Института геохимии и аналитической химии РАН повысили эффективность извлечения глинозема из бокситов. Модифицированная технология позволит извлекать из боксита до 95–98% вещества вместо 80–85%. Кроме того, новый метод сократит количество красного шлама — побочного продукта процесса переработки бокситов. Это поможет сделать производство устойчивым и безопасным для окружающей среды. Подробная информация опубликована в журнале Metals. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
«На каждую тонну боксита при стандартной переработке по способу Байера образуется от 0,7 до 1 тонны красного шлама. То есть сколько тонн боксита мы перерабатываем, практически столько же красного шлама складируется на шламовые поля. Наш метод позволяет сократить выделение красного шлама до 300 кг на каждую тонну боксита. Кроме того, степень извлечения глинозема также заметно увеличивается — до 98%, по сравнению с 80–85% при переработке обычным способом», — поясняет доцент кафедры металлургии цветных металлов УрФУ Андрей Шопперт.
Красный шлам образуется после обработки щелочью измельченного боксита для извлечения глинозема. Опасность красного шлама в том, что он имеет высокую щелочность, содержит тяжелые металлы и другие опасные вещества.
«В Свердловской области, например, есть два глиноземных завода. За время их функционирования с середины прошлого века накоплено более 100 млн тонн красного шлама. Он может быть источником техногенных катастроф — как, например, было в Венгрии в 2010 году. Кроме того, если красный шлам пересушенный, его частицы могут разноситься ветром и загрязнять окружающую среду», — комментирует Андрей Шопперт.
Самый распространенный способ извлечения глинозема — процесс Байера. Обработка начинается с дробления бокситов на мелкие фракции, чтобы их было легче переработать гидрометаллургическим методом. Затем размолотые бокситы помещают в стальные реакторы и смешивают со щелочным раствором. После смешивания и выдержки в течение нескольких часов под давлением при температуре 230 °C происходит извлечение глинозема в раствор, при этом образуется твердый остаток — красный шлам. Полученный раствор отправляется на осаждение гидроксида алюминия. Затем гидроксид алюминия подвергают прокалке для получения порошка глинозема, который может быть использован для производства алюминия.
Чтобы усовершенствовать метод Байера, ученые применили технологию электролитического восстановления соединений железа. Это повысило эффективность выщелачивания за счет вскрытия упорных минералов, содержащих железо вместе с алюминием. Кроме того, сократилось количество глинозема, теряемого вместе с кремнием, за счет предварительного обескремнивания боксита при 95–120 °C.
Как сообщили в пресс-службе УрФУ, ученые продолжат работу в этом направлении. Следующие эксперименты будут направлены на доработку процесса, чтобы добиться полного отсутствия выделения красного шлама путем получения металлического железа во время электролиза — процесса, при котором электрический ток применяется для восстановления химических соединений.
Ранее «Областная газета» писала о том, что свердловские ученые разработали технологию доставки пиперина в организм.
