Ученые из Института исследования железа Макса Планка в Дюссельдорфе, Германия, разработали новый способ добычи железа из красного шлама, то есть промышленных отходов добычи алюминия.
Плазмохимическая технология в лабораторных условиях позволила получить около 98% железа от его теоретического лимита, сообщает Chemistry World.
Отмечается, что в мире накоплено 4,5 миллиарда тонн красного шлама и ежегодно его количество увеличивается на 180 миллионов тонн. Пока только 3% шлама перерабатывают на керамику, которую можно использовать в строительстве.
В материале подчеркнули, что кроме железа, красный шлам содержит иттрий, скандий, кадмий, хром, а также непрореагировавший оксид алюминия.
Исследователь Института Дирк Рааб объяснил, что новая технология основана на плазмохимии. Так шлам помещают в электродуговую печь перед введением смеси водорода и аргона. Затем используется разряд 200А, чтобы одновременно расплавить образец и ионизировать водород для реакции с железом.
Он подчеркнул, что за шесть циклов в лаборатории удалось получить 2,6 г металлического железа из 15 г красного шлама. Кроме того, железо было более "чистым", чем в типичной доменной печи, и было пригодно для непосредственного производства стали.
По его словам, настоящим прорывом стало селективное восстановление сложного оксида смешанной фазы, такого как красный шлам, и извлечение единственного почти чистого целевого продукта. По всей вероятности, технологию можно будет расширить на добычу редкоземельных элементов из красного шлама.
“Процесс может быть очень энергоэффективным, поскольку реакция между водородными радикалами и оксидами является экзотермической. Поэтому, как только плазма воспламеняется, реакция снабжает энергией, чтобы поддерживать расплавленные оксиды, и единственной необходимой энергией является электричество для поддержания дуги”, – сказал Раабе.
Он пояснил, что использование зеленой энергии и водорода позволит сделать процесс углеродно нейтральным. Однако для использования технологии на всех металлургических заводах мира потребуется в 10 000 раз больше зеленого водорода, чем сейчас доступно.
Раабе подчеркнул, что помимо добычи железа, технология поможет сделать детоксикацию красного шлама экономически жизнеспособной.
По мнению директора по технологиям американской компании по переработке алюминия Real Alloy Рэя Петерсона, технология впечатляющая, однако пока далека от промышленного применения. Чтобы процесс заработал, нужна недоступная дешевая электроэнергия и дешевый водород.
"Проблема в том, что вы конкурируете с уже существующими обычными процессами производства железа, – добавил Петерсон. – Разумеется, все они имеют углеродный след, но пока мы не получим налог на выбросы углерода или какой-либо другой стимул пойти по этому пути [возможности использования этого процесса ], вероятно, будут ограничены".
Напомним, израильский космический стартап Helios изобрел технологию производства стали с помощью сжигания натрия, что может вдвое сократить потребление энергии и полностью устранить прямые выбросы углерода.
Как сообщала ЭкоПолитика ранее, компания Boston Metal получила $20 миллионов от Международной финансовой корпорации Всемирного банка (IFC) на разработку окончательной технологии производства зеленой стали без водорода с помощью электролиза.
