Алюминиевые шлаки копятся годами на заводах и отравляют почву. Учёные СФУ нашли способ превратить эти отходы в металл и соли — причём степень извлечения алюминия достигает 85%, что сопоставимо с лучшими мировыми технологиями.
Как рассказали в пресс-службе СФУ, рзработка решает одну из главных экологических и ресурсных проблем в современной металлургии — накопление трудноутилизируемых отходов, содержащих ценные компоненты.
Сейчас алюминиевые шлаки представляют собой сложную смесь из металлического алюминия, оксидов и солевых соединений. В большинстве случаев предприятие просто складирует их, загрязняя окружающую среду. Новая технология, которую предложили исследователи Института цветных металлов, позволяет выделить из этих отходов металлический алюминий, пригодный для дальнейшего применения. А благодаря селективному выщелачиванию можно получить концентрированные хлориды натрия, калия и магния, которые широко используют в медицине и лабораторных исследованиях.
«Мы предлагаем рассматривать шлак не как отход, а как вторичное сырьё. Создан комплексный подход, включающий механическую и химическую обработку материала. На первом этапе проводится анализ состава шлака с использованием рентгенофазовых методов, что позволяет определить преобладающие фазы и выбрать оптимальную схему переработки. Далее материал подвергается многостадийной механической обработке: дроблению, измельчению и рассеву. Благодаря различию свойств компонентов удаётся эффективно отделить металлический алюминий от оксидно-солевой части», — рассказал соавтор исследования, младший научный сотрудник лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов СФУ Николай Домбровский.
Ключевой этап технологии — селективное выщелачивание. Этот метод основан на различной растворимости соединений. В зависимости от состава шлака учёные применяют воду или раствор соляной кислоты. Это позволяет разделить соли и оксиды, выделяя целевые компоненты. Солевые растворы затем подвергают выпариванию, получая концентраты хлоридов натрия, калия и магния. На их основе специалисты синтезируют регенерированный солевой флюс с заданными технологическими характеристиками, включая пониженную температуру плавления и оптимальную вязкость.
Металлический алюминий, который отделили на стадии механической обработки, дополнительно брикетируют и переплавляют с использованием полученного флюса. В результате получается вторичный алюминиевый сплав, соответствующий промышленным стандартам. Он пригоден для дальнейшего применения, в частности в машиностроении и других отраслях. По результатам экспериментов, степень извлечения алюминия достигает 85 процентов — этот показатель сопоставим с лучшими существующими в мире технологиями переработки.
По словам Александра Косовича, старшего научного сотрудника лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов СФУ, благодаря современной инфраструктуре Инженерного образовательного центра СФУ исследование прошло путь от идеи до получения патента.
«Переработка алюминия требует существенно меньше энергии по сравнению с его первичным производством, поэтому внедрение подобных технологий может значительно снизить экологическую нагрузку. Кроме того, предложенный подход позволяет сократить объёмы отходов и приблизить металлургическое производство к принципам замкнутого цикла», — говорит Александр Косович.
Разработанная технология показывает, что комплексная переработка алюминиевых шлаков может стать эффективным решением для промышленности. Она объединяет экономическую выгоду с экологической безопасностью. В перспективе технологию можно адаптировать для промышленного масштаба и использовать на предприятиях алюминиевой отрасли, способствуя развитию устойчивых и ресурсосберегающих производств. Исследование проводили за счет поддержки Министерства науки и высшего образования РФ (грант FSRZ-2020-0013).
Фото: sfu.ru
Lx: 3855