Водород из шлака
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Десятки миллионов тонн шлака и золы остается после сгорания топлива в ТЭЦ и котельных. Они загрязняют почву, сточные воды, занимают сотни тысяч гектаров сельскохозяйственных угодий. Ученые изобрели и применили на практике эффективный способ переработки зол и шлаков. Теперь шлак и зола могут стать сырьем для таких отраслей промышленности, как металлургическая, автомобилестроительная, энергетическая, радиотехническая, строительных материалов.
В ванне мерцает раскаленная красная тягучая жидкость. В ней ярким огоньком светится небольшая электрическая спираль. «Жидкость» — это расплавленный шлак, который через несколько минут превратится на лабораторной установке в железо, кремний, водород. Дело в том, что исследователи сумели решить, казалось, неразрешимую задачу — составные элементы шлака оседают на катоде и аноде.
Сначала масса шлака доводится до состояния, напоминающего густой сироп, с помощью мощной электрической спирали, вмонтированной в корпус теплотехнического агрегата. Как только расплав становится жидким, он устремляется в ванну с двумя противоположно заряженными электродами. В этом электролизере и творятся подлинные чудеса.
До сих пор специалисты считали, что в шлаковом расплаве нет электронной проводимости. И все-таки ее сумели обнаружить, подкараулив определенный момент перехода смеси из твердого в жидкое состояние. Именно тогда в расплавленном шлаке есть движение электронов, и такой расплав по своим свойствам напоминает водный раствор. (Тогда ценные вещества могут осесть на электродах.)
Итак, процесс электрохимического восстановления шлаков возможен. Что же он дал? Прежде всего, на дно электролизера осаждаются тяжелые соединения железа с кремнием — так называемый ферросилиций. В металлургии особо ценных легированных сталей этот сплав серовато-серебристого цвета играет незаменимую роль раскислителя.
При желании в процессе электролиза можно получить и химически чистое железо. Но и это не самое главное. При воздействии обыкновенной водой из-под крана на тонко измельченный ферросплав начинает выделяться водород. Теперь ТЭЦ могут получить солидный запас дополнительного топлива — водорода. И все тем же целям пополнения энергетических запасов послужит образующийся на аноде электролизера угарный газ. При сжигании он также выделит значительное количество калорий.
Но вернемся к раскаленному расплаву. Едва он очистился от железа, как тут же стал хорошим сырьем в промышленности строительных материалов. Шлак без примесей железа превращается в первосортную добавку для производства высококачественного портландцемента. А еще его можно использовать и по-иному: залить в специальные формы и дать в определенном режиме остыть. Вот тут уже родится каменное литье, изделия из которого находят широкий сбыт.
Наконец, на отдельных узлах электролизера осаждаются так называемые возгоны это химически чистый кремний, ценное сырье, применяемое в изготовлении полупроводников.
Не только шлаки, полученные в результате сжигания углей, но и золы горючих сланцев могут служить источником энергии. Кому не известны, скажем, знаменитые эстонские месторождения? Ученые прямо из золы получили на электролизере силикокальций. Уже на открытом воздухе этот продукт начал бурно выделять водород. А когда реакция завершилась, в тигле обнаружили еще одно вещество-раскислитель, напоминающее по своим свойствам ферросплав…
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.