Коллектив ученых из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН), МГУ им. М.В. Ломоносова и Уральского федерального университета предложил новый способ обработки боксита для получения глинозема. Как сообщают в Минобрнауки РФ, исследователи использовали электрический ток, чтобы преобразовать соединения железа внутри частиц руды, что позволяет извлечь больше алюминия. Результаты работы опубликованы в журнале «Minerals».
Если в боксите содержится много кремния и железа, стандартный промышленный метод – способ Байера – работает неэффективно, и до 15% алюминия теряется в отходах. Российские металлурги нашли решение, пропуская ток через крупные частицы боксита, погруженные в щелочной раствор.
Эксперименты показали, что за 2 часа электрообработки 65.5% железа в боксите превращается в магнитный минерал магнетит, а часть осаждается на электроде в виде чистого железа. Такой подготовленный материал затем обрабатывают по классическому способу Байера. В итоге удается извлечь 91,5% алюминия из руды, что на 5% превышает результат традиционной технологии для данного типа сырья.
Ученые также установили, что процесс замедляется после 50–60 минут из-за образования плотной корки из продуктов реакции на поверхности частиц. В результате в красном шламе – основном отходе глиноземного производства – железо присутствует в форме маггемита. Этот минерал легко извлекается магнитом, что снижает экологическую нагрузку. Фактически, боксит «чинят» электричеством. Ток трансформирует соединения железа, мешающие выщелачиванию, в удобную для магнитной сепарации форму. Это дает двойную выгоду: увеличивает выход алюминия и уменьшает объем 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
Для обработки одной тонны боксита потребуется около 118 кВт·ч электроэнергии. Эти затраты могут быть компенсированы за счет экономии сырья и повышения извлечения целевого металла. Новая методика открывает путь к использованию бокситов, ранее считавшихся малопригодными, и делает производство алюминия более эффективным и экологичным. Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки России.
Ранее Наука Mail рассказывала, что разработан новый композитный материал для хранения и перевозки водорода.
