Найден новый способ утилизации отходов алюминиевого производства
Российские исследователи придумали новый способ утилизации красного шлама — смеси различных токсичных для человека и животных соединений. Новый метод позволит снизить количество отходов на шламополях. Статья ученых опубликована в журнале Metals.
Красные шламы начали накапливаться в природе после внедрения в промышленность способа Байера, с помощью которого теперь получают глинозем. Свое название эти отходы получили из-за ярко красного цвета, который им придают оксиды железа. Алюминиевый завод может производить до полутора тонн красных шламов в расчете на одну тонну глинозема. То есть отходов получается больше, чем целевого продукта.
Практически ни в одной стране этот вид отходов не утилизируется. Благодаря российской алюминиевой промышленности в нашей стране в отвалах уже накопилось более 600 миллионов тонн шламов, и это количество растет все большими темпами. Кроме железа, алюминия, титана и скандия этот вид антропогенных отходов содержит и токсичные соединения натрия, мышьяка и хрома. Все они опасны для живых существ, а их складирование в таких количествах может нанести вред целым экосистемам.
Ученые Института металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН вместе с коллегами из других российских вузов разработали способ получения чугуна из красных шламов. Он имеет специальный состав, благодаря чему его можно использовать при создании емкостей для разливки металла.
«Распространенный подход для переработки красных шламов — это их плавление в смеси с углеродом и известью при высоких температурах с получением чугуна. Но такой метод трудно реализуем из-за наличия в шламе щелочи, приводящей к разрушению плавильных печей, — говорит один из авторов исследования, младший научный сотрудник ИМЕТ РАН Дмитрий Зиновеев. — В новом исследовании мы попробовали применить для плавки шлам после удаления из него щелочи. Выделенную щелочь можно затем вернуть в цикл производства. Также мы применяли экстремально высокие температуры (более 1700 ºС), чтобы наделить чугун необходимыми механическими свойствами».
Полученный исследователями чугун имеет в своем составе более 1,5% карбида титана, что делает его очень прочным, но плохо влияет на текучесть. Однако примерно такое же процентное содержание фосфора позволяет материалу образовывать легкоплавкие соединения, компенсируя негативный эффект карбида титана.
«Мы получили уникальный химический состав чугуна, который имеет высокую прочность и хорошую текучесть. Чугуны похожего состава используются на заводе ЕВРАЗ, однако для их производства применяют дорогостоящие добавки ферросплавов. А мы нашли способ использования для этой цели отходов, цена которых — копейки. Внедрение этой технологии не только снизит производственные издержки, но и поможет продвинуться в сторону безотходного глиноземного производства», — объясняет руководитель проекта, старший научный сотрудник ИМЕТ РАН Дмитрий Валеев.
