Челябинские ученые придумали, как получать цинк и железо из пыли
28 Февраля 2023
Фото: Людмила Ковалева
Российско-китайское ноу-хау послужит экологии, позволит утилизировать отходы металлургии.
Ученые ЧелГУ в коллаборации с коллегами из Китая разработали технологию извлечения ценных металлов из пыли электродуговых печей. При этом применили лигнин – промышленные отходы целлюлозно-бумажных и гидролизных предприятий.
Масштабный международный проект был профинансирован Российским фондом фундаментальных исследований и Государственным фондом естественных наук Китая. Кроме южноуральских ученых, в научную группу вошли представители Центрального Южного Университета Китая из города Чаньша.
«Химический состав пыли зависит от состава сырья и технологического процесса, в чем и состоит главная сложность переработки. В образцах содержалось большое количество оксидов железа, оксиды цинка и небольшая доля солей щелочных металлов, – сообщила Лилия Коваленко, доцент кафедры химии твердого тела и нанопроцессов химического факультета ЧелГУ. – Нужно было восстановить металлы из их оксидов. Использование СВЧ помогло создать равномерный, быстрый и эффективный нагрев частиц пыли».
Фото: пресс-служба ЧелГУ
«Начиная работу по гранту, мы предполагали, что лигнин покажет себя в качестве эффективного и чистого восстановителя, а использование микроволнового объемного нагрева даст свои преимущества, – отметил Антон Анзулевич, доцент кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ. – Но результаты даже превзошли ожидания: мы поняли, что нашли способ утилизировать не только саму пыль электродуговых печей, но и остающийся в результате работы целлюлозно-бумажных и гидролизных предприятий пиролизованный лигнин».
Гипотеза о преимуществах микроволнового нагрева была подтверждена в лабораторных условиях китайскими учеными и расчетами российских исследователей. Челябинцы занимались моделированием процессов микроволнового нагрева, вычислением электродинамических параметров пыли и ее смеси с биоуглем. Но понадобились экспериментальные данные, поэтому они с помощью рентгена и электронного микроскопа исследовали состав пыли на микроуровне. А в Китае провели эксперименты по обработке гранул в многомодовом СВЧ-реакторе с контролем газовой среды.
«Наше главное ноу-хау – подбор оптимального состава и способа подготовки и микроволновой обработки материала на основе пыли дуговых электропечей и биоугля в виде гранул с неоднородным распределением компонент по объему, – отмечает Дмитрий Калганов, старший преподаватель кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ. – Это решение позволяет повысить энергоэффективность восстановления металлов, уменьшить стоимость продукта. В отличие от методов, связанных с хранением пыли на полигонах или использования ее без переработки в строительных смесях, наш продукт не будет наносить вред окружающей среде и здоровью человека».
Как добавили авторы исследования, к нему уже проявляют большой интерес и металлурги, и экологи.
Масштабный международный проект был профинансирован Российским фондом фундаментальных исследований и Государственным фондом естественных наук Китая. Кроме южноуральских ученых, в научную группу вошли представители Центрального Южного Университета Китая из города Чаньша.
«Химический состав пыли зависит от состава сырья и технологического процесса, в чем и состоит главная сложность переработки. В образцах содержалось большое количество оксидов железа, оксиды цинка и небольшая доля солей щелочных металлов, – сообщила Лилия Коваленко, доцент кафедры химии твердого тела и нанопроцессов химического факультета ЧелГУ. – Нужно было восстановить металлы из их оксидов. Использование СВЧ помогло создать равномерный, быстрый и эффективный нагрев частиц пыли».
Фото: пресс-служба ЧелГУ
«Начиная работу по гранту, мы предполагали, что лигнин покажет себя в качестве эффективного и чистого восстановителя, а использование микроволнового объемного нагрева даст свои преимущества, – отметил Антон Анзулевич, доцент кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ. – Но результаты даже превзошли ожидания: мы поняли, что нашли способ утилизировать не только саму пыль электродуговых печей, но и остающийся в результате работы целлюлозно-бумажных и гидролизных предприятий пиролизованный лигнин».
Гипотеза о преимуществах микроволнового нагрева была подтверждена в лабораторных условиях китайскими учеными и расчетами российских исследователей. Челябинцы занимались моделированием процессов микроволнового нагрева, вычислением электродинамических параметров пыли и ее смеси с биоуглем. Но понадобились экспериментальные данные, поэтому они с помощью рентгена и электронного микроскопа исследовали состав пыли на микроуровне. А в Китае провели эксперименты по обработке гранул в многомодовом СВЧ-реакторе с контролем газовой среды.
«Наше главное ноу-хау – подбор оптимального состава и способа подготовки и микроволновой обработки материала на основе пыли дуговых электропечей и биоугля в виде гранул с неоднородным распределением компонент по объему, – отмечает Дмитрий Калганов, старший преподаватель кафедры радиофизики и электроники ЧелГУ. – Это решение позволяет повысить энергоэффективность восстановления металлов, уменьшить стоимость продукта. В отличие от методов, связанных с хранением пыли на полигонах или использования ее без переработки в строительных смесях, наш продукт не будет наносить вред окружающей среде и здоровью человека».
Как добавили авторы исследования, к нему уже проявляют большой интерес и металлурги, и экологи.
Поделиться
