В настоящий момент промышленность России сталкивается с дефицитом фторсодержащего сырья, которое активно применяется для производства алюминия, специальных стекол, керамики, оптических и лазерных материалов, а также в стоматологии для насыщения эмали минеральными соединениями. Большую часть рынка сегодня составляет дорогостоящая импортная продукция фтористых солей, поэтому предприятия химической и металлургической промышленности заинтересованы в более доступном источнике их добычи. Ученые Пермского Политеха разработали отечественную технологию непрерывного получения фторида алюминия и фторида кальция из отходов производства фосфорных удобрений. Вывод разработки на российский рынок обеспечивает эффективное рентабельное импортозамещение фторсодержащих материалов.

На технологию получен патент. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Использование фторсодержащих органических и неорганических продуктов играет значительную роль в создании и развитии ведущих наукоемких технологий. Фторид алюминия и фторид кальция являются важными химическими реагентами и промышленными химикатами, в основном используемыми при производстве фтористого водорода. С их помощью изготавливаются многие лекарства, полимеры, хладагенты, оптические и лазерные материалы. Но основное применение они нашли в металлургии, особенно в производстве алюминия.

Исходное сырье для получения фтористых солей – это плавиковый шпат – минерал, запасы которого в России постепенно сокращаются и который значительно ниже качеством, чем у лидеров импорта шпата (Китай, Монголия). Но существующие технологии с его использованием имеют ряд недостатков в виде потери фторидов при их получении, высокой трудоемкости и продолжительности процессов. Это требует поиска новых фторсодержащих источников и технологий, которые позволят получать нужные вещества с высокой экономической эффективностью.

Один из таких крупнейших источников фторидов – это отходы производства фосфорных удобрений. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, позволяющую на их основе получать фторид алюминия и фторид кальция в непрерывном режиме и с высоким качеством продукта. Сейчас политехники работают над выводом разработки на российский рынок взамен импортному плавиковому шпату.

– Способ основан на переработке побочного продукта производства фосфорных удобрений – кремнефтористоводородной кислоты, с последующей очисткой от примесей и обработкой в печи. Простота и небольшая продолжительность циклов процесса обеспечивает непрерывный режим работы, что повышает интенсивность и эффективность получения фторида алюминия и фторида кальция, – рассказывает руководитель проекта, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ, кандидат технических наук Андрей Старостин.

Разработка политехников повышает рентабельность получения фтористых солей до 250-300%, устраняет основные недостатки существующих способов, обеспечивает высокую чистоту продукта и импортозамещает дефицитный ресурс.

– Сейчас мы находимся на пути к выводу технологии на российский рынок. После заключения контракта с индустриальными партнерами и проведения финальных испытаний мы выйдем на дальнейшее масштабирование производства под нужды партнеров в соответствии с сырьевыми источниками. Мы планируем реализовывать 15 000-20 000 тонн фторида алюминия в год, себестоимость которого составит 1100-1150 USD/тонн, что является преимуществом перед зарубежными конкурентам, – поделился аспирант кафедры химических технологий ПНИПУ Вячеслав Пунькаев.

Потенциальные потребители ученых Пермского Политеха – это предприятия химической и металлургической промышленности, которые производят алюминий и фтористые соли и нуждаются в более дешевом источнике сырья, а также производители фосфорных удобрений, заинтересованные в переработке отходов своего производства.

Переработанный алюминий — «это материал, который мы будем использовать в течение следующих 100 лет», – говорит Ларс Беллер Фьетланд. По словам норвежского дизайнера Ларса Беллера Фьетланда, алюминиевый сплав, изготовленный на 100 процентов из переработанных отходов, станет переломным моментом в мебельной промышленности.

Беллер Фьетланд был художественным руководителем выставки 100R, организованной промышленным производителем Hydro в рамках Миланской недели дизайна, на которой были представлены объекты из экструдированного алюминия, созданные семью различными дизайнерами.

Выставка ознаменовала запуск Hydro Circal 100R, недавно разработанного сплава, который называют «первым в мире алюминиевым продуктом промышленного масштаба, полностью изготовленным из лома, полученного от потребителей».

Беллер Фьетланд считает, что этот тип алюминия может сыграть ключевую роль в переходе к безуглеродному, циркулярному будущему.

«Как дизайнер, вы постоянно спрашиваете себя: Я часть проблемы или часть решения? С этим проектом мы определенно являемся частью решения", - говорит дизайнер.

«Это материал, который мы будем использовать как минимум в течение следующих 100 лет», - сказал он.

Разработка инновационного алюминия была очень сложной из-за трудностей с удалением краски, пластика и других загрязнений из алюминия, полученного после переработки, но, по словам бренда, он может дать огромные преимущества для декарбонизации.

По данным Hydro, на каждый килограмм алюминия приходится 0,5 килограмма CO2, поэтому углеродный след этого материала на 97 процентов ниже, чем в среднем по миру.

Он обладает теми же преимуществами, что и другие алюминиевые сплавы: он легкий, легко поддается формовке, устойчив к коррозии и может бесконечно перерабатываться без снижения качества.

Экструдированный алюминий производится в процессе прессования нагретой алюминиевой заготовки через фильеру, в результате чего получаются длинные непрерывные отрезки с определенным профилем поперечного сечения. Процесс охлаждения определяет прочность и качество материала.