Przetwarzanie aluminium zyskuje nową jakość
Aluminium, będące praktycznym i bardzo pożądanym materiałem, powszechnie wykorzystuje się w liniach energetycznych, urządzeniach gospodarstwa domowego, elektronice użytkowej, komponentach samolotów, samochodach elektrycznych i nowoczesnych budynkach. Lista zastosowań, w których sprawdza się ten materiał, stale się wydłuża. Pomimo swojej ogromnej wartości ten lekki, a jednocześnie wytrzymały i odporny na korozję srebrzysty metal napotyka podczas produkcji poważną przeszkodę: czerwony szlam.
Rosnące zasoby czerwonego szlamu
Czerwony szlam to żrąca mieszanina różnych związków tlenkowych, takich jak tlenki krzemu, żelaza, glinu, wapnia, tytanu i sodu. Często zawiera fragmenty pierwiastków ziem rzadkich i jest odpadem przemysłowym powstającym podczas przetwarzania na tlenek glinu w procesie Bayera. A jego ilość ciągle rośnie. „Czerwony szlam jest pozostałością po przetwarzaniu rudy boksytu w celu otrzymania tlenku glinu. Otrzymany tlenek glinu jest następnie wykorzystywany do produkcji aluminium pierwotnego”, mówi Efthymios Balomenos, starszy konsultant w greckiej firmie MYTILINEOS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zajmującej się energią i aluminium. Ilość wytwarzanych odpadów jest oszałamiająca. „Do wyprodukowania 1 tony aluminium metalicznego potrzebujemy około 2 ton tlenku glinu. Przy produkcji jednej tony tlenku glinu w Europie powstaje średnio 0,8 tony czerwonego szlamu”. Aby oszacować ilość nagromadzonych odpadów, należy wziąć pod uwagę, że w Europie produkuje się rocznie około 4 milionów ton aluminium, co stanowi zaledwie 8 % produkcji światowej. „Teraz wyraźnie widać skalę nagromadzania się czerwonego szlamu, ponieważ jako surowiec wykorzystuje się ponownie tylko 3 % jego całej objętości”, dodaje Balomenos.
Technologie usuwania strumieni odpadów
Balomenos koordynuje finansowany ze środków UE projekt RemovAL(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który jego firma prowadzi od 2018 roku. Celem projektu RemovAL jest połączenie niektórych technologii, które pomagają przekształcać czerwony szlam w cenne produkty i surowce, a następnie zastosowanie ich w skali przemysłowej. Kolejnym krokiem jest połączenie ich w zrównoważone schematy technologiczne, które pozwolą na pełną waloryzację czerwonego szlamu w określonych zakładach produkujących tlenek glinu, przy niemal zerowym poziomie wytwarzania odpadów. „Tym, co odróżnia nas od dotychczasowych inicjatyw, jest fakt, że nie tylko pomagamy w zwiększaniu gotowości technologicznej rozwiązań w zakresie przetwarzania aluminium, ale także podejmujemy pierwsze kroki w kierunku tworzenia nowych ekosystemów przemysłowych i łańcuchów wartości związanych z ponownym wykorzystaniem czerwonego szlamu”, wyjaśnia Balomenos. Dotychczasowe próby demonstracji przez naukowców technologii przetwarzania czerwonego szlamu przyniosły pozytywne rezultaty. W zakładzie pilotażowym w MYTILINEOS, a następnie w innej rafinerii w Irlandii, naukowcy zademonstrowali nową metodę przetwarzania pozostałości, która pozwala obniżyć stężenie zasad w czerwonym szlamie, utrzymując zawartość tlenku sodu na poziomie poniżej 0,5 % wag. Daje to wiele nowych możliwości wykorzystania czerwonego szlamu w przetworzonej postaci. Czerwony szlam wraz z innymi przemysłowymi produktami ubocznymi wykorzystano do produkcji stabilnego i bezpiecznego podłoża do budowy dróg, co zademonstrowano w pilotażowym zastosowaniu w Irlandii. Inne ciekawe zastosowania czerwonego szlamu obejmują kruszywa lekkie i wysoce wydajne spoiwa budowlane. W zakładzie pilotażowym w Niemczech zademonstrowano produkcję z czerwonego szlamu lekkich kruszyw, a na Uniwersytecie KU Leuven stworzono nowe, wysoce wytrzymałe spoiwo. W Norwegii naukowcy zamierzają zwiększyć skalę produkcji stopu żelazokrzemu poprzez ogrzewanie czerwonego szlamu i innych przemysłowych produktów ubocznych powstałych podczas produkcji aluminium pierwotnego, takich jak zużyte wykładziny kotłów, w piecu łukowym. Żużel powstały w ramach tego procesu jest wykorzystywany w pilotażowych zakładach hydrometalurgicznych w Grecji i Niemczech do odzyskiwania tlenków glinu i tytanu oraz kluczowych surowców, takich jak skand i gal. Projekt RemovAL zapewnia zrównoważoną metodę waloryzacji czerwonego szlamu wraz z innymi przemysłowymi produktami ubocznymi z zakładów pilotażowych, uwzględniając charakterystykę odpadów, logistykę i potencjał symbiozy z innymi pobliskimi zakładami. „W dłuższej perspektywie planujemy osiągnąć 100-procentowy poziom ponownego wykorzystania czerwonego szlamu, co przyniesie znaczne korzyści w zakresie ochrony środowiska i zasobów naturalnych. Dodatkowym atutem jest produkcja w Europie kluczowych surowców, takich jak skand i gal”, podsumowuje Balomenos.