Авторы использовали золу с Рефтинской ГРЭС — крупнейшей в России угольной электростанции, расположенной в Свердловской области. Сначала золу в течение трех часов растворяли в смеси серной кислоты и бисульфата аммония (поглотителя кислорода) при температуре 200 градусов Цельсия. В результате охлаждения этого раствора авторы получили алюмоаммонийные квасцы – комплексную соль аммония, алюминия и серной кислоты.
Эту соль ученые очистили от примеси железа, растворили в воде и осадили в виде минерала алунита на поверхности другого минерала – бемита (гидроксида алюминия). Затем авторы промыли алунит аммиаком серы и обожгли в печи при температуре в 950 градусов Цельсия. На «выходе» получился металлургический глинозем – оксид алюминия, химический состав которого соответствовал техническим стандартам, принятым в России и Китае.
Ученые в ходе эксперимента меняли объемы используемых реактивов, температуру и длительность осаждения, чтобы определить, какие условия позволяют получать наибольшее количество алунита. Оказалось, что наибольшее количество алунита – промежуточного продукта синтеза — удается получить в течение восьми часов при нагреве раствора до 90 градусов Цельсия.
«Главной инновацией предлагаемого способа стала возможность осаждения алюминия в виде алунита без использования дополнительных реагентов, например, газообразного аммиака. Использование бемита, а не традиционно используемого гиббсита в качестве затравки позволило снизить температуру кальцинации глинозема на 300°С. Таким образом, энергозатраты сокращаются на 30%. В дальнейшем мы планируем оптимизировать продолжительность процесса осаждения и получать чистый порошок бемита без примеси серы, чтобы исключить стадию дополнительной очистки», – цитирует Российский научный фонд кандидата технических наук Дмитрия Валеева.
