Специалисты Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с российскими и китайскими коллегами предложили инновационный метод переработки золы угольных ТЭС, позволяющий извлекать ценные металл — алюминий.

Технология сочетает кислотное выщелачивание под давлением и ионообменную очистку раствора, что открывает новые возможности для ресурсосберегающей экономики. Результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале Separation and Purification Technology.

Ежегодно угольные электростанции по всему миру производят около 1 миллиарда тонн золы, значительная часть которой просто складируется, занимая огромные территории и загрязняя окружающую среду. При этом зола может содержать до 40 % оксида алюминия — ключевого сырья для производства металлического алюминия.

Россия и Китай, являясь крупнейшими производителями алюминия, испытывают дефицит собственных бокситов и вынуждены импортировать сырьё из экваториальных стран (Гвинея, Гана). Разработанная технология позволяет использовать угольную золу как альтернативный источник алюминия, снижая зависимость от импорта и решая проблему утилизации отходов энергетики.

Новый метод, разработанный в ГЕОХИ РАН, включает в себя три ключевых этапа: предварительную магнитную сепарацию, высокотемпературное кислотное выщелачивание и очистку раствора от железа. На первом этапе магнитная сепарация позволяет удалить до 34 % железа в виде магнитной фракции, оставляя немагнитную часть с повышенным содержанием алюминия (26,76 % Al₂O₃). Далее проводится выщелачивание смесью бисульфата аммония (NH₄HSO₄) и серной кислоты (H₂SO₄) при 160—200 °C, что обеспечивает извлечение до 78 % алюминия всего за 90 минут, при этом кремнезём остаётся в твёрдом остатке. Финальная стадия очистки раствора с использованием ионообменных смол демонстрирует высокую эффективность — смола S957 снижает концентрацию железа в 12 раз (с 27,2 мг/л до 2,2 мг/л), сохраняя возможность регенерации смолы серной кислотой.

«Технология обладает значительным экономическим потенциалом, позволяя получать прибыль в 11 500 рублей с каждой тонны переработанной золы. В результате процесса образуются три ценных продукта: металлургический глинозем, железосодержащая магнитная фракция и кремнезёмистый остаток, пригодный для строительных материалов или керамики на основе карбида кремния. С экологической точки зрения метод обеспечивает существенное сокращение объёмов золоотвалов и минимизирует воздействие на окружающую среду», — объясняет ведущий научный сотрудник лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ РАН кандидат технических наук Дмитрий Валеев.

Успешно пройдя лабораторные испытания, технология готова к следующему этапу - пилотным испытаниям для отработки параметров в промышленных масштабах. Универсальность метода открывает перспективы для переработки не только золы, но и другого алюмосодержащего сырья: красного шлама, вторичного алюминиевого шлака, высококремнистых бокситов или каолиновой глины, что значительно расширяет потенциальную область его применения.

Источник: ГЕОХИ РАН.