Сотрудники лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма и лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ РАН нашли способы улучшения гидросульфатно-аммонийного метода переработки глиноземистого сырья для последующего получения алюминия (глинозем – традиционное название оксида алюминия). Результаты опубликованы в Applied Sciences.

Алюминий – второй по использованию металл в мире, и он становится крайне дефицитным: при сохранении текущей тенденции (увеличение добычи на 4–5 % в год), разведанные запасы бокситов (бокситы – алюминиевая руда, сырье для получения глинозема) будут полностью исчерпаны к 2050–2054 году, а все доступные человечеству ресурсы бокситов – к 2070–2082 гг. Это делает неизбежным переход на выскокоремнистое сырье, переработка которого обычными для бокситов щелочными способами неэффективна.

В ГЕОХИ РАН в последние годы разрабатываются методы переработки низкосортного алюминиевого сырья кислотно-солевыми способами для создания технологии замкнутого цикла (когда отработанные реагенты регенерируются и направляются в начало процесса). Ключевыми проблемами при этом оказываются необходимость отделения алюминия от железа и других металлов, содержащихся в сырье, а также высокое содержание примеси серы в осадке гидроксида алюминия.

В рамках проекта Минобрнауки учёные изучали возможности улучшения гидросульфатно-аммонийного метода на примере нефелинового сырья (побочного продукта при разработке редкометальных и апатитовых месторождений). Было показано, как можно управлять разделением металлов при кристаллизации и перекристаллизации квасцов (кристаллогидратов сульфатов трех- и одновалентных металлов), варьируя концентрацией сульфат-ионов и дополнительно вводимых примесей, избавиться от примесей серы для получения продукта, соответствующего промышленным требованиям.

В предлагаемом процессе сульфат аммония (NH₄)₂SO₄ термически разлагается на бисульфат NH₄HSO₄ и аммиак NH₃, нефелин выщелачивают концентрированным раствором NH₄HSO₄ с образованием алюмоаммонийных квасцов, которые очищают от примеси железа перекристаллизацией с тиосульфатом, затем очищенные квасцы растворяют в воде и под действием NH₄HCO₃ превращают в карбонат алюминия и аммония NH₄AlCO₃(OH)₂, который считается перспективным сырьём для получения чистого глинозема и сульфат аммония, который опять идёт на термическое разложение. NH₃ и CO₂, получаемые при термическом разложении сульфата аммония и превращении карбоната аммония-алюминия в глинозём собирают для получения гидрокарбоната аммония NH₄HCO₃.

Исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: ГЕОХИ РАН.