Ученые из Швеции опробовали удобный способ добычи гидроксида цинка из летучей золы с мусоросжигательных заводов. В качестве выщелачивающего агента они использовали отходы дымового фильтра, а для двух стадий производства применяли установки одной и той же конструкции. Полученный в результате гидроксид цинка с концентрацией выше 50 процентов потенциально можно использовать для получения металла на заводе.

Статья опубликована в журнале Waste Management.

Летучая зола — это легкие микроскопические отходы сжигания топлива, которые не остаются на дне топки, а увлекаются вверх потоком горячих газов. В ранний индустриальный период на проблему фильтрации воздуха обращали гораздо меньше внимания, но по современным экологическим стандартам это недопустимо, и потому летучую золу фильтруют и утилизируют.

Особые проблемы связаны с золой, полученной от сжигания бытовых отходов, поскольку в ней содержатся растворимые соли и вредные металлы, включая ртуть, цинк и свинец. Из-за этого перед захоронением такую золу необходимо либо связать с чем-нибудь, либо выбрасывать в отработанные соляные шахты, чтобы вещества из нее не попали в среду. Между тем, ценные металлы из летучей золы можно извлечь и использовать повторно, но существующие на сегодняшний день технологии для этого весьма сложны. Например, в Швейцарии золу промывают растворителем, после чего получают металлический цинк с помощью электролиза.

Карин Федье (Karin Fedje) из шведской компании Renova AB и ее коллеги придумали способ извлекать гидроксид цинка из летучей золы, который лучше сочетается с существующей технологией переработки отходов.

Для эксперимента ученые собрали несколько сот килограммов золы с мусоросжигательных заводов. В ее составе преобладали хлориды натрия и калия, а соединений цинка было примерно в два раза меньше, 25 миллиграмм на килограмм. Затем, для выщелачивания соединений цинка из этой золы исследователи взяли отходы различных скрубберов (газовых очистителей), с того же мусоросжигательного завода: соляную кислоту, сульфатную и обычную воду. Опытная установка, работающая в потоковом режиме со скоростью до сотни килограмм золы в час, состояла из системы дозирования золы, бака с жидкостью, крыльчатки для перемешивания и фильтра для отделения нерастворимого остатка.

Для получения металлического цинка из кислого раствора ученые применили химическое осаждение. Для удешевления процесса на этой стадии используется та же установка, что и для выщелачивания, только на этот раз в ее бак засыпали не золу, а гидроксид натрия (натровый щелок). В результате образовывался гидроксид цинка, который кристаллизовался в баке по мере роста концентрации, и затем эти кристаллы осаждались на фильтре, после чего сушились.

В результате исследователи получили сухое вещество, в составе которого, в зависимости от деталей процесса, содержится от 50 до 70 процентов гидроксида цинка. Авторы утверждают, что данную смесь легко использовать в качестве сырья для выплавки цинка на обычном металлургическом заводе, где имеется опыт удаления примесей соединений других металлов.