Минимизировать затраты: российские учёные разработали метод утилизации токсичных отходов производства алюминия
Исследователи из России разработали способ получения ценных элементов из токсичных отходов, образующихся при обработке алюминиевой руды. Речь прежде всего идёт о железе, алюминии, титане, скандии и редкоземельных металлах. Учёные отмечают, что новая технология позволит снизить расходы на утилизацию опасного для окружающей среды и человека красного шлама.
Коллектив учёных из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова, НИТУ «МИСиС», РХТУ им. Д.И. Менделеева и ЦНИИ чёрной металлургии им. И.П. Бардина разработали схему комплексной переработки ядовитых отходов производства алюминиевой руды (красного шлама) и извлечения из них ценных элементов — титана, скандия и редкоземельных металлов, а также железа и алюминия. Результаты соответствующей серии исследований опубликованы в журнале Metals. Разработка поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований.
Как отмечают учёные, предложенный ими новый метод рециклинга (переработки) красного шлама позволит с минимальными затратами решить проблему утилизации высокотоксичных отвалов.
«Результаты исследований, посвящённых рециклингу красного шлама, мы публикуем в течение последних двух лет. Напомню, алюминий выплавляется из глинозёма, или оксида алюминия, но большая часть бокситов преобразуется в отбросы — красный шлам», — пояснил в разговоре с RT один из авторов исследования, профессор кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий НИТУ «МИСиС» Александр Петелин.
«Это вторичный и очень токсичный попутный продукт производства, который содержит хром, титан, магний, марганец, всевозможные тяжёлые металлы. Под действием осадков ядохимикаты выщелачиваются и попадают в воздух, загрязняют бассейны рек и озёр», — добавил специалист.
По данным учёных, только на территории России накоплено более 600 млн тонн красного шлама, что представляет серьёзную угрозу для окружающей среды и здоровья людей. Как напомнил Петелин, в результате крупной экологической катастрофы 2010 года в Венгрии погибли десять человек и была полностью уничтожена экосистема реки Марцаль, куда вылился красный шлам после аварии на алюминиевом комбинате.
Сейчас большинство стран хранят опасные отходы в виде водного раствора в специальных резервуарах, чтобы изолировать токсичные вещества от окружающей среды.
По словам Петелина, работа российских учёных пока носит фундаментальный характер, однако все проведённые исследования по рециклингу красного шлама можно и необходимо внедрять на практике. Например, учёные пришли к выводу, что такие отходы допустимо использовать в качестве адсорбента-коагулянта тяжёлых металлов в сточных водах. Также учёный рассказал, что красный шлам может служить катализатором различных химических технологических процессов, таких как дегидратация спиртов, изомеризация олефинов, разложение сероводорода, и применяться для производства строительных материалов.
Основа метода извлечения ценных компонентов из красного шлама — восстановительный обжиг с получением концентрата магнитного железа и немагнитных соединений, обогащённых алюминием, титаном и редкоземельными металлами с последующим выщелачиванием таких соединений соляной кислотой под высоким давлением.
Как отмечает Александр Петелин, выделение железа и других ценных веществ из красного шлама позволит снизить расходы на утилизацию. Также учёные полагают, что их подход к переработке отходов позволяет адаптировать производство к условиям рынка: при высоких ценах на оксид алюминия можно сконцентрироваться на его добыче, при понижении спроса — производить коагулянты. Аналогично, в зависимости от обстановки на рынке, титан, содержащийся в шламе, можно использовать как для получения комплексных коагулянтов, так и для какого-то конкретного продукта, считают авторы исследования.
«Экономически выгодной технологии избавления от красного шлама пока нет. Однако цикл наших работ закладывает основу для переработки этих опасных отходов с минимальными затратами», — подытожил профессор Петелин.