Российские металлурги создали новый способ переработки отходов угольных электростанций. Его применение позволит утилизировать большую их часть для нужд алюминиевой промышленности, что существенно снизит количество этих отходов на шламополях. В результате экспериментов получен образец глинозема (оксида алюминия), который можно использовать для производства металлического алюминия на отечественных заводах. Описание технологии опубликовано в высокорейтинговом научном журнале Metals. Исследование поддержано грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.

В России порядка 15% электроэнергии вырабатывается на угольных электростанциях. В процессе получения тепла и электроэнергии уголь сгорает не полностью. Зольность некоторых видов углей, например, Экибазстузского из Республики Казахстан, используемого на ТЭС в г. Омск, достигает 40%, что приводит к образованию 1,5 млн. тонн золошлаковых отходов (ЗШО). Ежегодно в России на всех ТЭС образуется около 20 миллионов тонн отходов, а перерабатывают из них порядка 8% (по данным за 2018). Согласно Энергетической стратегии РФ, которая была одобрена Правительством в апреле 2020 г., степень утилизации эти отходов должна составить 15% к 2024 и 50% к 2035 году. Перспективным способом вовлечения ЗШО в хозяйственный оборот является получение из них цветных металлов, в первую очередь алюминия.

В данной статье ученые сравнили кислотный и кислотно-щелочной способы извлечения глинозема из золы ТЭЦ-4 г. Омск. Основной задачей исследования являлось получение глинозема, соответствующего требованиям алюминиевых заводов России по химическому составу и физическим свойствам. Так как для извлечения глинозема из золы используется соляная кислота, в конечном продукте может содержаться большое количество хлора, поэтому одной из задач исследования было модифицирование этого способа для снижения содержания хлора в получаемом глиноземе. Обычно в глиноземе, полученным солянокислотным способом, содержится до 0,15% хлора. Ученым удалось снизить его содержание в десятки раз до 0,004% за счет перекристаллизации этого глинозема по щелочной технологии, применяемой на российских глиноземных заводах.

Полученный по кислотному способу глинозем (Вале...

Полученный по кислотному способу глинозем (Валеев Д.В., ИМЕТ РАН)

Полученный после щелочной перекристаллизации гл...

Полученный после щелочной перекристаллизации глинозем (Валеев Д.В., ИМЕТ РАН)

«Ежегодно образуются несколько десятков миллионов тонн золошлаковых отходов, что делает вопрос их переработки весьма актуальным. В связи с высоким содержанием оксида алюминия в золах ряда отечественных ТЭС ~25-30%, этот вид сырья может стать заменой руд (бокситов и нефелинов) используемых в настоящее время для производства глинозема на отечественных алюминиевых заводах. Данный аспект особенно актуален, так как внутреннее производство глинозема покрывает лишь 35% потребности отечественного алюминиевого рынка. Нам удалось разработать уникальный процесс перекристаллизации глинозема, полученного кислотным способом. Для этого использовали щелочной раствор и частицы гидроксида алюминия с Уральского алюминиевого завода. Мы получили образцы глинозема соответствующего ГОСТ с одновременным снижением содержания в нем хлора. Данный способ можно использовать на существующих алюминиевых заводах с минимальным изменением технологического процесса. В перспективе это позволит утилизировать несколько миллионов тонн золы в год и снизить себестоимость глинозема на 15-20%», — объясняет руководитель проекта Дмитрий Валеев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук.

В проекте принимали участие сотрудники из Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина и Национального исследовательского технологического университета «МИСиС».