Из угольной золы получили важный металл — экологичная разработка российских ученых

Российские ученые разработали технологию, которая позволяет перерабатывать угольную золу, оставшуюся после работы ТЭС, и получать из нее ценные для промышленности металлы — алюминий и редкоземельный металл скандий. Открытие совершили в Уральском федеральном университете (Екатеринбург).

«Данная технология имеет высокую эффективность — после двухстадийной обработки можно извлечь до 85% алюминия, скандия и других редкоземельных элементов. Разработка ученых поможет предприятиям сократить образование промышленных отходов и сделать производство более экологичным», — отметили в вузе.

Чтобы извлечь ценные элементы золы, исходное сырье нужно обработать в несколько этапов. Большая часть полезных компонентов содержится в золе в виде муллита — то есть, алюмосиликата, стойкого для вскрытия кислотами и щелочью. Чтобы извлечь из него максимальное количество полезных материалов, ученые на первом этапе предложили обрабатывать золу при помощи высококонцентрированного раствора гидроксида натрия.

Эта предварительная обработка позволяет им удалять «лишние» составляющие: более 60% кремнезема, 70% железа, который получается в виде отдельного концентрата, и до 10–20% глинозема — оксида алюминия. Удаление магнитных элементов и обескремнивание повышает способность муллита вступать в химические реакции, что облегчает дальнейшую работу по его «вскрытию».

Затем проводится кислотное выщелачивание при температуре +170 °C. Если бы не было предварительной стадии, для реакции потребовалась бы температура +210 °C. Таким образом, обработка гидроксидом натрия позволяет снизить расходы на производство и применять более простое оборудование.

Для разработки и апробации технологии ученые брали золу с Рефтинской ГРЭС в Свердловской области. Здесь уголь сжигается в котлах-утилизаторах при температуре +1300 °C. Зола в итоге состоит на 62% из диоксида кремния, на 24,6% из оксида алюминия и на 3% из оксида железа. Однако в реальности состав отходов ТЭС сильно варьируется в зависимости от многих факторов.

Несмотря на стремление многих стран сократить углеродный след, уголь все еще остается одним из самых востребованных типов топлива. По данным Международного энергетического агентства, потребление угля продолжает расти, около 75% приходится на азиатский регион. От каждой тонны угля образуется до 200–300 кг золы. Россия находится на четвертом месте в мире по потреблению угля, на нем работают многие промышленные сооружения, в том числе ТЭС. При этом технологии извлечения металлов из угольной золы в мире уже известны — например, в Китае уже внедрены опытно-промышленные установки. Однако эти технологии рассчитаны на золу с низким содержанием ценных элементов.