Көмір күлінің күкірт қышқылды ерітінділерінен темірді электрохимиялық жолмен қалпына келтіру
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc23(3)371-381Кілт сөздер:
көмір күлі, күкірт қышқылымен шаймалау, электротұндыру, темірді электрохимиялық қалпына келтіру, қалдықтарды қайта пайдалануАңдатпа
Көмір күлі – құрамында елеулі мөлшерде темір бар негізгі өнеркәсіптік қалдық, алайда инертті алюмосиликатты матрицаға байланысты оны қалпына келтіру күрделі мәселе болып қала береді. Осы зерттеуде темірді селективті түрде алу және электрохимиялық жолмен қалпына келтіру үшін екі сатылы әдіс әзірленді. Көмір күлі жоғары температурада концентрлі күкірт қышқылымен өңделіп, құрамында Fe2+ иондары мол еритін ерітінді алынды. Кейін электролиз әртүрлі жағдайларда жүргізіліп, Fe2+ концентрациясының, ток тығыздығының және электролиз уақытының темірді қалпына келтіру тиімділігіне, ток тиімділігіне және энергия шығынына әсері зерттелді. Оптималды жағдайларда (0,30 моль/л Fe2+, 2500 A/м2, 4 сағ) 89% темір қалпына келуі және 65% ток тиімділігі қамтамасыз етіліп, энергия шығыны 1,8 Вт·сағ/л деңгейіне дейін төмендеді.
Әдебиеттер тізімі
(1) I. Kursun Unver, M. Terzi. Distribution of trace elements in coal and coal fly ash and their recovery with mineral processing practices: A review, J. Min. Environ. 9 (2018) 641–655. Crossref
(2) W. Shi, J. Bai, L. Kong, et al. An overview of the coal ash transition process from solid to slag, Fuel 287 (2021) 119537. Crossref
(3) L. Kong, J. Bai, W. Li. Viscosity–temperature property of coal ash slag at the condition of entrained flow gasification: A review, Fuel Process. Technol. 215 (2021) 106751. Crossref
(4) T. Aleksandrova, N. Nikolaeva, et al. Increase in recovery efficiency of iron-containing components from ash and slag material (coal combustion waste) by magnetic separation, Minerals 14 (2024) 136. Crossref
(5) K. Kamunur, A. Batkal, L. Mussapirova, et al. Separation of iron and carbon concentrates from thermal power plant solid waste using physical methods, Combust. Plasma Chem. 22 (2024) 223–230. Crossref
(6) D. Valeev, I. Kunilova, A. Alpatov, et al. Complex utilisation of Ekibastuz brown coal fly ash: Iron & carbon separation and aluminum extraction, J. Clean. Prod. 218 (2019) 192–201. Crossref
(7) X. Tian, Z. Guo, D. Zhu, et al. Recovery of valuable elements from coal fly ash: A review, Environ. Res. 2025 121928. Crossref
(8) V.L. Rayzman, S.A. Shcherban, R.S. Dworkin. Technology for chemical–metallurgical coal ash utilization, Energy Fuels 11 (1997) 761–773. Crossref
(9) M. Seferinoğlu, M. Paul, Å. Sandström, et al. Acid leaching of coal and coal ashes, Fuel 82 (2003) 1721–1734. Crossref
(10) M. Izquierdo, X. Querol. Leaching behaviour of elements from coal combustion fly ash: An overview, Int. J. Coal Geol. 94 (2012) 54–66. Crossref
(11) S.S. Bhattacharya, K.H. Kim. Utilization of coal ash: Is vermitechnology a sustainable avenue?, Renew. Sustain. Energy Rev. 58 (2016) 1376–1386. Crossref
(12) R.S. Blissett, N.A. Rowson. A review of the multi-component utilisation of coal fly ash, Fuel 97 (2012) 1–23. Crossref
(13) A.G. Revenko, G.V. Pashkova. Study of the chemical composition of coal and coal ash by X-ray fluorescence method: A review, X-Ray Spectrom. 54 (2025) 159–170. Crossref
(14) M. Paul, M. Seferinoğlu, G.A. Ayçık, et al. Acid leaching of ash and coal: Time dependence and trace element occurrences, Int. J. Miner. Process. 79 (2006) 27–41. Crossref
(15) D.R. Jones. The leaching of major and trace elements from coal ash, in: Environmental Aspects of Trace Elements in Coal, Springer Netherlands, Dordrecht, 1995, pp. 221–262. Crossref
(16) T. Ketegenov, K. Kamunur, L. Mussapyrova, et al. Enhancing rare earth element recovery from coal ash using high-voltage electrical pulses and citric acid leaching, Minerals 14 (2024) 693. Crossref
(17) K. Mokoena, L.S. Mokhahlane, S. Clarke. Effects of acid concentration on the recovery of rare earth elements from coal fly ash, Int. J. Coal Geol. 259 (2022) 104037. Crossref
(18) R. Gao, H. Peng, Q. He, et al. Simultaneous leaching of Li, Ga, and REEs from coal fly ash and a novel method for selective leaching of Li and Ga, J. Environ. Chem. Eng. 12 (2024) 112022. Crossref
(19) P. Wang, H. Liu, F. Zheng, et al. Extraction of aluminum from coal fly ash using pressurized sulfuric acid leaching with emphasis on optimization and mechanism, JOM 73 (2021) 2643–2651. Crossref
(20) C.J. Liu, A.C. Zhao, X. Ye, et al. Kinetics of aluminum extraction from roasting activated fly ash by sulfuric acid leaching, MRS Commun. 14 (2024) 48–55. Crossref
(21) M.C. Apua, B.D. Nkazi. Leaching of coal fly ash with sulphuric acid for synthesis of wastewater treatment composite coagulant, Can. Metall. Q. 61 (2022) 309–331. Crossref
(22) D. Valeev, A. Shoppert, D. Pankratov, et al. Valorization of mullite-type coal fly ash via high-pressure NH₄HSO₄–H₂SO₄ leaching and selective iron(III) recovery by chelating resin, Sep. Purif. Technol. 2025 134521. Crossref
(23) S. Lan, Y. Yang, Z. Wang, et al. Study on membrane electrolysis for the removal of Fe from the leachate of coal fly ash, J. Environ. Chem. Eng. 2025 117234. Crossref
(24) W. Cao, J. Shu, J. Chen, et al. Enhanced recovery of high-purity Fe powder from iron-rich electrolytic manganese residue by slurry electrolysis, Int. J. Miner. Metall. Mater. 31 (2024) 531–538. Crossref
(25) F. Duarte, A.D. Lisenkov, A.V. Kovalevsky, et al. Iron electrowinning from a nickel refinery residue for sustainable steelmaking, Electrochim. Acta 515 (2025) 145713. Crossref
(26) Z. Liu, X. Guo, Z. Xu, et al. Recent advancements in aqueous electrowinning for metal recovery: A comprehensive review, Miner. Eng. 216 (2024) 108897. Crossref
(27) L. Cui, L. Feng, H. Yuan, et al. Efficient recovery of aluminum, lithium, iron and gallium from coal fly ash leachate via coextraction and stepwise stripping, Resour. Conserv. Recycl. 202 (2024) 107380. Crossref
(28) M. Wu, C. Qi, Q. Chen, et al. Evaluating the metal recovery potential of coal fly ash based on sequential extraction and machine learning, Environ. Res. 224 (2023) 115546. Crossref
(29) L. Kavalsky, V. Viswanathan. Electrowinning for room-temperature ironmaking: Mapping the electrochemical aqueous iron interface, J. Phys. Chem. C 128 (2024) 14611–14620. Crossref
(30) S. Zhang, J. Yu, S. Wang, et al. Electrodeposition behavior and characterization of Fe–P alloys at different pH values, Int. J. Electrochem. Sci. 18 (2023) 100323. Crossref
(31) S.F. Tan, H. Wu, J.S. Manser, et al. Electrochemical reactivity and stability of the Fe electrode in alkaline electrolyte, Adv. Funct. Mater. 35 (2025) 2407561. Crossref
Жүктеулер
Жарияланды
Журналдың саны
Бөлім
Дәйексөзді қалай келтіруге болады
