Комплексный метод извлечения металла галлия из отходов алюминиевого производства предложили ученые Сибирского федерального университета (СФУ), 27 марта сообщает пресс-служба вуза.

Примененный на стадии концентрирования и разделения нужного компонента метод сорбции с помощью гранул сорбента выгодно отличает предложенный подход от метода с использованием экстракции, где в качестве растворителя обычно выступают токсичные органические вещества.

Конечный продукт разработанного комплексного подхода — это технический металлический галлий, востребованный в производстве микроэлектроники, медицинских лазеров, ветрогенераторов, смартфонов и др.

Галлий представляет собой металл, относящийся к группе тяжелых металлов, который переходит в жидкую фазу при температуре чуть ниже 30 °C, но практически не испаряется, в отличие от ртути, поэтому он успешно заменяет ее в производстве современных медицинских термометров.

Соавтор исследования, сотрудник СФУ кандидат химических наук Ольга Буйко рассказала о проделанной работе:

«Мы предлагаем комплексный подход к выделению галлия из золы углеродного концентрата. Углеродный концентрат образуется в результате алюминиевого производства и на сегодняшний день практически не перерабатывается, считаясь отходом. В нем накапливаются значительные количества галлия».

Поскольку галлий собственных месторождений почти не образует, промышленным образом его получают как побочный продукт переработки сульфидных полиметаллических руд или же при сжигании угля в теплоэлектростанциях.

Ученые СФУ предложили следующую комплексную схему получения галлия: процесс озоления — повышения негорючей части — углеродного концентрата при 600 ºС; выщелачивание галлия из золы соляной кислотой; повышение концентрации галлия и его отделение от макрокомпонентов с помощью промышленных сорбентов-анионитов из кислых растворов; «смывание» галлия дистиллированной водой с поверхности сорбентов (десорбция) и последний этап — осаждение галлия из раствора на сплав галлия и алюминия (галламу) и получение технически чистого галлия.

«Соединения галлия в процессе сжигания остаются в „зольном остатке“, — пояснила Ольга Буйко. — Потом галлий выделяется из зольного остатка растворами разбавленной соляной кислоты. Благодаря образованию в таких растворах устойчивых анионных хлоридных комплексов возможно высокоизбирательное концентрирование галлия с использованием анионных полимерных сорбентов».

Исследователи экспериментально подобрали оптимальные режимы сжигания отходов, а также состав растворов и температурные режимы, обеспечивающие эффективное выщелачивание галлия из полученной золы. Далее были выбраны сорбенты избирательные к галлию в конкретных условиях среды и подобраны условия извлечение галлия обратно из сорбента. Десорбция («смывание» галлия с сорбента) в итоге осуществляется обычной дистиллированной водой.

Предложенный красноярскими учеными метод позволит получать ценный продукт из неперерабатываемых отходов производства алюминия, что снизит экологическую нагрузку на окружающую среду. Его применение будет особенно эффективно на крупных производственных площадках, таких как компания «РУСАЛ», считают разработчики.