赤泥变废为宝 | 科技前线

近日，中国科学技术大学等发展了等离子体增强化学气相还原工艺，以氢气作为还原剂，实现了在赤泥中高效提取铁。

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铝厂的 “红色烦恼”

赤泥和铝制品息息相关，大约每生产1吨氧化铝（造铝的关键原料），就会产生1.5吨赤泥。

这种红褐色泥浆，pH值偏高，富含重金属和放射性元素，且产量大。特别是，赤泥一旦渗入地下，将污染地下水资源和土壤环境，成为 “环境炸弹”。

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点泥成铁

赤泥虽是废料，实则藏着宝藏 ——其铁含量高达30%至60%，具备成为优质钢铁原料的潜力。但是，传统提取方法存在环保和成本的双重难题。对此，研究人员提出了“两全其美” 的新技术——用氢等离子体当 “帮手”。

科研人员先把赤泥放进密闭的反应炉里，通入氢气和氩气的混合气体，通电产生“氢等离子体”。在这种等离子体中，高能氢粒子就像“小助手”，能够在相对低的温度下，把赤泥里的铁氧化物“拆”开，还原成金属铁。同时，反应过程只产生水，没有任何有毒气体或废水。

对比实验显示，如果只通氩气、没有氢等离子体，几乎提不出铁；如果完全不用等离子体，赤泥里的铁只会变成另一种氧化物，变不成金属铁。这说明，氢等离子体是“废料变宝”的关键。

▲“绿氢冶铁”技术示意图

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绿色密码

氢等离子体提铁技术低温高产，且效率高。传统提铁技术需要1200℃以上的高温，而新技术将反应温度降至900℃，能耗大幅下降，且提炼的铁纯度可达71%，赤泥中的铁元素回收率高、过程绿色无污染。

提铁后的残渣也可被用作建筑材料，改变了此前赤泥处理后还是“废料”的困境，真正做到“吃干榨净”。

▲新技术与传统方法对比

未来，富含铁、钪、钇等有价金属的赤泥，有望凭借氢等离子体提铁技术提取更多有价资源。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c10175

来源：中国科学技术大学