Российские учёные разработали новый подход для получения ценного металла — галлия — из отходов алюминиевого производства. Этот металл с нетипичными свойствами сегодня широко применяется в электронике, оптике, спутниковой связи и так далее. Авторы исследования предлагают выделять галлий с помощью гранул синтетических полимерных сорбентов — анионообменных смол. По словам специалистов, новый метод позволит не только получать ценный металл, но и уменьшить количество складируемых алюминиевых отходов.
Учёные Сибирского федерального университета (СФУ) разработали комплексный способ переработки отходов алюминиевого производства для получения ценного металла — галлия. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в журнале Hydrometallurgy.
Напомним, галлий — это мягкий хрупкий металл с нетипичными свойствами. Он способен принимать жидкую форму при температуре чуть выше комнатной, при этом практически не испаряясь, поэтому его широко применяют в производстве современных медицинских термометров. Более того, галлий — стратегически важное сырьё, он активно используется в электронике, оптике, спутниковой связи и так далее.
Однако получение галлия осложнено тем, что он является рассеянным элементом, то есть месторождений галлия практически не существует, он равномерно распределён в породе. В промышленности галлий получают как побочный продукт переработки полиметаллических руд либо при сжигании угля. Также он в достаточно высоких концентрациях содержится в углеродсодержащих отходах, которые образуются при производстве алюминия с помощью электролиза.
«Углеродный концентрат образуется в результате алюминиевого производства и на сегодняшний день практически не перерабатывается, считаясь отходом», — отметила в беседе с RT кандидат химических наук сотрудник Сибирского федерального университета Ольга Буйко.
Сегодня для получения галлия из алюминиевых отходов используется ряд различных методик. Например, широко применяется технология экстракции, когда металл извлекают с помощью специального растворителя. Однако, как отметили авторы исследования, у такой технологии есть ряд недостатков: её сложно использовать в промышленных масштабах, а многие растворители являются пожароопасными, токсичными и дорогостоящими.
В новой работе учёные предложили комплексный подход для извлечения галлия.
Технология включает три основных этапа. На первом отход алюминиевого производства (углеродный концентрат) подвергают температурной обработке при 600 ºС, полученную золу промывают раствором соляной кислоты, которая вымывает из неё галлий. Затем сильнокислый раствор пропускают через колонку, заполненную анионообменной смолой — гранулами синтетических полимерных сорбентов. Сорбент забирает галлий из раствора, а алюминий и другие металлы остаются в растворе. Далее комплексы галлия «смывают» с сорбента дистиллированной водой.
«В завершение процесса металл из подщелочённых и концентрированных по галлию растворов осаждается, например, «на галламу» (сплав галлия с алюминием), получается так называемый технический галлий», — продолжила Ольга Буйко.
Учёные подобрали оптимальные температурные режимы сжигания отходов и растворы для эффективного выщелачивания галлия из золы.
По словам специалистов, предложенный способ переработки углеродсодержащих отходов алюминиевой промышленности позволит не только получать ценный металл, но и уменьшить объёмы складируемых отходов алюминиевого производства.
Россия занимает второе место в мире по выплавке алюминия, поэтому обладает также большим потенциалом и в плане производства галлия, отметили учёные. Сейчас основным мировым поставщиком этого металла является Китай.