Ученые предложили новый способ обработки боксита для получения глинозема

Коллектив ученых из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН), МГУ им. М.В. Ломоносова и УрФУ предложил новый способ обработки боксита для получения глинозема. Ученые использовали электрический ток, чтобы преобразовать и отделить «вредные» соединения железа внутри частиц боксита, что позволяет затем извлечь больше алюминия.

Боксит — главная руда для производства алюминия, однако если в ней много кремния и железа, стандартный метод (способ Байера) работает плохо, и до 15 % алюминия теряется в отходах. Авторы предложили решить эту проблему, пропуская ток через крупные частицы боксита, погруженные в щелочной раствор.

Результаты показали, что за два часа обработки пульпы током 65,5 % железа в боксите превращается в магнитный минерал, а часть оседает на электроде чистым железом. Такой «подготовленный» боксит затем обрабатывают по обычному способу Байера. В итоге удается извлечь 91,5 % алюминия из руды. Для данного вида сырья это на 5 % больше, чем дает традиционный промышленный метод.

Ученые также выяснили, что процесс замедляется после 50-60 минут, потому что на поверхности частиц образуется плотная корка из продуктов реакции. В результате в красном шламе (главный отход глиноземного производства) железо присутствует в форме маггемита. Этот минерал легко извлекается магнитом, что снижает экологическую нагрузку.

Таким образом, ток превращает минералы железа, которые мешают процессу выщелачивания, в удобную для сепарации магнитную форму. Это двойная выгода: больше алюминия извлекается и меньше образуется 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», — прокомментировал один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории сорбционных методов ГЕОХИ РАН, кандидат технических наук Дмитрий Валеев.

По оценкам ученых, для обработки одной тонны боксита с помощью нового метода потребуется около 118 кВт·ч электроэнергии. Эти затраты могут окупиться за счет экономии сырья и повышения извлечения алюминия. Новая методика открывает путь к переработке бокситов, которые раньше считались непригодными, и делает производство алюминия более эффективным и экологичным.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.