Красный шлам — основной экологический вызов алюминиевой индустрии. Этот глинистый осадок, появляющийся при добыче оксида алюминия, образуется в объемах, вдвое превышающих сам металл. Его щелочные компоненты, тяжелые металлы и радиоактивные элементы крайне вредны и усложняют утилизацию. Однако он же содержит и полезные элементы, которые теперь можно выделять!
Международный прорыв
Ученые мирового уровня из МИСиС, Института металлургии и материаловедения РАН, Московского энергетического института, РЭУ им. Г.В. Плеханова, Пекинского университета науки и технологий (Китай), Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева (Казахстан) и Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) предложили эффективное решение: карботермическое восстановление. Этот метод не только утилизирует шлам, но и превращает его в ценные металлические сплавы.
Фокус на железе
Поскольку шлам более чем на половину состоит из оксидов железа, ключевой была задача его выделения. Как объяснил участник проекта, доцент МИСиС Дмитрий Зиновеев, для превращения оксидов в металл исследователи применили карботермическое восстановление.
Суть метода
"Для получения металлического железа нужно отделить его от кислорода в оксидах, — пояснил Зиновеев. — Шлам смешивают с углеродом и нагревают. Углерод реагирует с кислородом, связанным с железом. Кислород уходит как газ СО₂, а чистое железо остается. Отсюда и название процесса".
Получение сплава
Но очистка на этом не завершилась. Шлам содержит также оксиды кремния, алюминия и титана. Ученые решали проблему разделения, повышая температуру до расплава железа. Уникальность подхода — использование прокатной окалины, еще одного железоокисного отхода, в качестве флюса для улучшения отделения расплава.
"Мы тщательно подобрали параметры: соотношение шлама, окалины, углерода, температуру и время плавки, — подчеркнул Дмитрий Зиновеев. — Цель была — получить сплав заданного состава, ведь железо извлекается с примесями Si, Al, Ti".
Ценный продукт и перспективы
Итог усилий — сплавы, по свойствам подобные магнитомягким материалам, идеальным для производства электродвигателей и трансформаторов.
Экономика и экология
Ранние попытки переработки были лишь лабораторными из-за дороговизны. Новый метод революционно выгоден: он позволяет утилизировать сразу два вида отходов (шлам и окалину), а также снижает энергозатраты на плавку. Это делает технологию крайне перспективной для промышленного применения, обещая значительную экологическую и экономическую отдачу.
