Новый метод обработки летучей золы, образующейся после сгорания каменного угля на ТЭС, позволяющий извлекать из нее алюминий и редкоземельные элементы (РЗЭ), совместно разработали ученые Уральского федерального университета (УрФУ) и Института геохимии и аналитической химии им. Вернадского, 10 января сообщает пресс-служба УрФУ.

Новая технология российских ученых обеспечивает высокий выход полезного продукта — двухстадийная обработка золы позволяет извлечь до 85% содержащегося в ней алюминия (Al), скандия (Sc) и других РЗЭ. Одновременно с этим применение этой технологии позволит сократить объем промышленных отходов тепловых электростанций (ТЭС), работающих на угле. Это также немаловажно, учитывая, что при сжигании тонны угля образуется до 200–300 кг золы.

Описание метода и результаты его исследования ученые представили в статье «Кинетика извлечения алюминия и скандия из обессоленной угольной летучей золы выщелачиванием HCl под высоким давлением», опубликованной в журнале Metals.

Доцент кафедры металлургии цветных металлов УрФУ Андрей Шопперт пояснил: «Угольная зола состоит из многочисленных компонентов, извлечение которых может решить экологические и ресурсные проблемы, связанные с устойчивым развитием. Мы разработали технологию на основе кислотного выщелачивания после предварительного обогащения, которая позволяет после 90-минутной обработки извлечь из золы до 85% алюминия и скандия».

При этом рабочая температура при выщелачивании не превышает 170–175 °C против 210 °C для золы без обогащения, что снижает эксплуатационные расходы и позволяет использовать более простое оборудование для обработки.

В угольной золе — отходах сжигания угля на ТЭС — большая часть полезных веществ (Al и РЗЭ) содержится в виде алюмосиликата (муллитовая фаза золы), который с большим трудом поддается действию кислот и щелочей.

Для извлечения из этого муллита максимального количества полезных элементов ученые предложили сначала обработать золу высококонцентрированным раствором гидроксида натрия при одновременном удалении из нее магнитных элементов.

«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», — сообщил Андрей Шопперт.

Образцы золы, на которых тестировалась новая технология, были взяты с Рефтинской ГРЭС, расположенной в Свердловской области. Зола там образуется при сжигании каменного угля в котлах-утилизаторах при температуре 1300 °C и содержит 62% диоксида кремния, 24,6% оксида алюминия и 3% оксида железа. Однако в зависимости от месторождения угля и метода его сжигания химический состав золы может изменяться.

Андрей Шопперт отметил, что существующие, например, в Китае технологии получения глинозема из золы рассчитаны на его более высокое исходное содержание, тогда как зола от сгорания российских углей «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», а в будущем извлечение полезных элементов из золы может стать одним из основных источников для получения глинозема и других элементов.