Сотрудники Института химии и химической технологии (ИХХТ) СО РАН научились получать высокопрочную стеклокерамику с магнитными свойствами из золы-уноса – дисперсных отходов от промышленного сжигания энергетических углей. Такой подход поможет эффективно и безопасно утилизировать опасные отходы угольной энергетики и свести к минимуму загрязнение атмосферы зольными микрочастицами. При этом полученная из золы стеклокерамика может применяться в качестве магнитных материалов. Результаты исследования опубликованы в журнале Magnetochemistry.

В настоящее время угольные электростанции обеспечивают 37 % мировой электроэнергии. При этом основным отходом сжигания угля является летучая зола, которая признана опасным загрязнителем окружающей среды. Ежегодно производится около 750 млн тонн летучей золы. Значительное снижение объема золы становится возможным за счет ее переработки в высокотехнологичные материалы.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали высокопрочную стеклокерамику с магнитными свойствами из дисперсных частиц летучей золы бурого угля. Проведенные исследования показали, что летучая зола класса С может успешно использоваться не только в традиционном производстве цемента и строительных материалов, но и для получения спеченной стеклокерамики с улучшенной микрокристаллической структурой, высокой плотностью и прочностью, низкой пористостью и водопоглощением, содержащей большое количество магнитной фазы.

Стеклокерамические материалы из дисперсных микросфер летучей золы бурого угля были изготовлены без предварительного энергоемкого размола и каких-либо добавок путем прямого спекания при температуре 1200 °С. Этот подход может быть использован для получения недорогих магнитных материалов для промышленного применения, что является оптимальной альтернативой утилизации опасных промышленных отходов.

«Стеклокерамика обладает такими отличительными свойствами, как высокая механическая прочность, устойчивость к истиранию и коррозионная стойкость. Наши результаты показывают, что можно успешно производить качественные стеклокерамические материалы из летучей золы путем ее прямого спекания без каких-либо добавок. Это позволит обеспечить масштабную утилизацию летучей золы с высокой эффективностью и низкими энергозатратами, минимизируя загрязнение окружающей среды дисперсными отходами. К тому же такие стеклокерамические материалы обладают улучшенными свойствами. Физико-механические параметры спеченных образцов стеклокерамики на основе микрочастиц из золы бурого угля не уступают промышленно выпускаемой технической керамике. Кроме того, все образцы обладают магнитными свойствами, что позволяет предложить их для промышленного использования в качестве магнитных материалов», – рассказала Елена Фоменко, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Исследование поддержано Российским научным фондом (грант № 22-27-20039) и Красноярским краевым фондом науки.

Источник: ФИЦ КНЦ СО РАН.