Инновация в металлургии: как электричество помогает извлекать больше алюминия из боксита
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Уральского федерального университета им. Б.Н. Ельцина предложил новый способ обработки боксита для получения глинозёма. Исследователи использовали электрический ток, чтобы преобразовать и отделить «вредные» соединения железа внутри частиц боксита, что позволяет затем извлечь больше алюминия.
Боксит — главная руда для производства алюминия, однако если в ней много кремния и железа, стандартный метод (способ Байера) работает плохо, и до 15 % алюминия теряется в отходах. Металлурги решили эту проблему, пропуская ток через крупные частицы боксита, погружённые в щелочной раствор.
Результаты показали, что за два часа обработки пульпы током 65,5 % железа в боксите превращается в магнитный минерал (магнетит), а часть оседает на электроде чистым железом. Такой «подготовленный» боксит затем обрабатывают по обычному способу Байера. В итоге удается извлечь 91,5 % алюминия из руды. Для данного вида сырья это на 5 % больше, чем даёт традиционный промышленный метод.
Авторы также выяснили, что процесс замедляется после 50-60 минут, потому что на поверхности частиц образуется плотная корка из продуктов реакции. В результате в красном шламе (главный отход глиноземного производства) железо присутствует в форме маггемита, который легко извлечь магнитом, снижая экологический вред.
Фактически боксит «чинят» электричеством. Ток превращает минералы железа, которые мешают процессу выщелачивания, в удобную для сепарации магнитную форму. Это двойная выгода: извлекается больше алюминия и образуется меньше проблемных отходов.
«Наша задача — точно определить, во что превращается железо в процессе реакции. Специальная методика (мессбауэровская спектроскопия) подтвердила, что в отходах образуется именно маггемит. Это знание — ключ к управлению всем процессом», — прокомментировал ведущий научный сотрудник лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ РАН кандидат технических наук Дмитрий Валеев.
Для обработки одной тонны боксита потребуется около 118 кВт·ч электроэнергии. Эти затраты могут окупиться за счёт экономии сырья и повышения извлечения алюминия. Новая методика открывает путь к переработке бокситов, которые раньше считались непригодными, и делает производство алюминия более эффективным и экологичным.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Minerals.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.
