Водень з шлаку

Десятки мільйонів тонн шлаку і золи залишається після згоряння палива в ТЕЦ і котельнях. Вони забруднюють грунт, стічні води, займають сотні тисяч гектарів сільськогосподарських угідь. Вчені винайшли і застосували на практиці ефективний спосіб переробки зол і шлаків. Тепер шлак і зола можуть стати сировиною для таких галузей промисловості, як металургійна, автомобілебудівна, енергетична, радіотехнічна, будівельних матеріалів.

У ванні мерехтить розпечена червона тягуча рідина. У ній яскравим вогником світиться невелика електрична спіраль. «Рідина» – це розплавлений шлак, який через кілька хвилин перетвориться на лабораторній установці в залізо, кремній, водень. Справа в тому, що дослідники зуміли вирішити, здавалося, нездійсненне завдання – складові елементи шлаку осідають на катоді і аноді.

Спочатку маса шлаку доводиться до стану, що нагадує густий сироп, за допомогою потужної електричної спіралі, вмонтованої в корпус теплотехнічного агрегату. Як тільки розплав стає рідким, він спрямовується у ванну з двома протилежно зарядженими електродами. У цьому електролізері і творяться справжні чудеса.

До сих пір фахівці вважали, що в жужільному розплаві немає електронної провідності. І все-таки її зуміли виявити, підкарауливши певний момент переходу суміші з твердого в рідкий стан. Саме тоді в розплавленому шлаку є рух електронів, і такий розплав за своїми властивостями нагадує водний розчин. (Тоді цінні речовини можуть осісти на електродах.)

Отже, процес електрохімічного відновлення шлаків можливий. Що ж він дав? Перш за все, на дно електролізера осідають важкі з’єднання заліза з кремнієм – так званий феросиліцій. У металургії особливо цінних легованих сталей цей сплав сірувато-сріблястого кольору відіграє незамінну роль окислювача.

При бажанні в процесі електролізу можна отримати і хімічно чисте залізо. Але і це не найголовніше. При впливі звичайною водою з-під крана на тонко подрібнений феросплав починає виділятися водень. Тепер ТЕЦ можуть отримати солідний запас додаткового палива – водню. І все тим же цілям поповнення енергетичних запасів послужить чадний газ, що утворюється на аноді електролізера. При спалюванні він також виділить значну кількість калорій.

Але повернемося до розпеченого розплаву. Тільки-но він очистився від заліза, як тут же став хорошою сировиною в промисловості будівельних матеріалів. Шлаки без домішок заліза перетворюється в першосортну добавку для виробництва високоякісного портландцементу. А ще його можна використовувати і по-іншому: залити в спеціальні форми і дати в певному режимі охолонути. Ось тут вже народиться кам’яне лиття, вироби з якого знаходять широкий збут.

Нарешті, на окремих вузлах електролізера осідають так звані возгонки – це хімічно чистий кремній, цінна сировина, що застосовується у виготовленні напівпровідників.

Не тільки шлаки, отримані в результаті спалювання вугілля, а й золи горючих сланців можуть служити джерелом енергії. Кому не відомі, скажімо, знамениті естонські родовища? Вчені прямо з золи отримали на електролізері силикокальцій. Вже на відкритому повітрі цей продукт почав бурхливо виділяти водень. А коли реакція завершилася, в тиглі виявили ще одну речовину-окислювач, що нагадує за своїми властивостями феросплав…