Красноярские ученые предложили очищать стоки от алюминия обычным мелом

Красноярские ученые предложили использовать для очистки промышленных стоков от алюминия природные карбонаты кальция, запасы которых в России огромны: известняк, мрамор и обычный мел. Этот простой и дешевый метод позволяет всего за несколько минут снизить концентрацию металла до безопасных значений, что особенно актуально для горнодобывающих регионов. 

Результаты исследования были опубликованы в журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень». Хотя алюминий не классифицируется как опасное токсическое вещество, его накопление в организмах людей и животных ведет к вымыванию кальция и фосфора, что может спровоцировать хрупкость костей. С ростом промышленного производства этот металл все активнее попадает в окружающую среду через сточные и шахтные воды, а также стоки хвостохранилищ и промышленных полигонов.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали недорогой способ очистки стоков от алюминия, основанный на использовании доступного природного сырья – карбоната кальция, или обычного мела.

Технология обеспечивает быстрое снижение содержания металла до нормативных показателей.

В ходе лабораторных экспериментов исследователи воздействовали измельченным карбонатом кальция на модельные растворы с концентрацией алюминия от 100 до 500 мг/л. Такие значения характерны для реальных сточных вод горных выработок и представляют опасность для экосистем. Химический процесс запускается благодаря постепенному растворению карбоната кальция: уровень pH раствора повышается, и при достижении определенной кислотности начинается интенсивное осаждение алюминия.

Исследователи обнаружили, что металл выпадает в осадок не в виде гидроксида или карбоната, как предполагалось изначально, а в форме основного сульфата – минерала басалюминита.

Эта форма является стабильной и безопасной, так как не растворяется в воде даже при изменении внешних условий, что предотвращает возвращение алюминия в окружающую среду.

Примечательно, что уже в первые пять минут реакции более 90% алюминия связывается в безопасный минерал. Параллельно сера, присутствующая в загрязненных стоках, соединяется с кальцием из мела и выпадает в осадок в виде гипса. Образующийся гипс нетоксичен, его можно отделить от очищенной воды и использовать повторно, например, в производстве строительных материалов или для улучшения почвы.

Кандидат технических наук и ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Анатолий Жижаев отмечает, что такой подход позволяет задействовать механизмы, уже заложенные природой, для очистки промышленных стоков.

«Использование кальцита в качестве сорбента для растворенного алюминия позволит отказаться от энергозатратного разбавления стоков и перейти на недорогое и повсеместно доступное сырье – природный известняк, заместив им синтетическую известь», – говорит он.

По мнению ученых, на базе разработанной технологии можно создать эффективные и недорогие фильтрационные системы, так называемые искусственные карбонатные геохимические барьеры, и устанавливать их прямо на месте, на полигонах хранения отходов, для очистки воды.