بازیافت فلزات از خاکستر بادی زغالسنگ (Coal Fly Ash)

افزایش تولید و دفع خاکستر بادی زغال سنگ یکی از موضوعات جدی محیط زیست است. با این حال، اینگونه مواد شامل انواع مختلف فلزات و مواد معدنی مفیدی است که تقاضا برای آنها در جهان صنعتی امروز با توجه به منابع طبیعی رو به نزول در حال افزایش است. بنابراین، بازیابی این منابع بالقوه از خاکسترهای بادی زغالی می تواند یک روش جایگزین برای صرفه جویی در منابع معدنی و همچنین کاهش بار زیست محیطی ناشی از دفع آنها باشد.

افزایش تولید و دفع خاکستر بادی زغال سنگ یکی از موضوعات جدی محیط زیست است. با این حال، اینگونه مواد شامل انواع مختلف فلزات و مواد معدنی مفیدی است که تقاضا برای آنها در جهان صنعتی امروز با توجه به منابع طبیعی رو به نزول در حال افزایش است. بنابراین، بازیابی این منابع بالقوه از خاکسترهای بادی زغالی می تواند یک روش جایگزین برای صرفه جویی در منابع معدنی و همچنین کاهش بار زیست محیطی ناشی از دفع آنها باشد.

نیروگاه های حرارتی مبتنی بر زغال سنگ یکی از بزرگترین منابع تولید برق هستند که حدود 39٪ از کل برق تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهند. این گستردگی به این دلیل است که زغال سنگ فراوان ترین سوخت فسیلی است و قیمت آن نسبتاً کمتر از سایر انواع سوختها مانند نفت و گاز طبیعی است. با این وجود، استفاده روزافزون از زغال سنگ در نیروگاه ها باعث تولید مقدار زیادی پسماند که به آن خاکستر بادی زغالسنگ گفته می شود شده است. چین، ایالات متحده و هند بزرگترین تولید کننده اینگونه پسماندها هستند. افزایش تولید جهانی خاکستر زغالسنگ نه تنها از جهت دفع آنها بلکه از لحاظ مشکلاتی که برای کیفیت خاک و کشاورزی و نیز از جهت منظرشناختی بوجود می آورد مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، نیاز مبرمی به بازیافت و استفاده از آنها وجود دارد. تلاش های زیادی در زمینه استفاده بهینه از اینگونه پسماندها در تولید بتن، آسفالت جاده ها، پر کردن معادن، تولید مصالح ساختمانی، احیای زمین، تثبیت خاک، بی حرکت ساختن عناصر سمی و سنتز پلیمرها و کشاورزی و غیره صورت گرفته است.

در حال حاضر، خاکستر بادی زغالسنگ به عنوان یک منبع جایگزین از فلزات با ارزش نگریسته می­شود، زیرا ترکیب شیمیایی آنها عمدتاً از انواع ترکیبات غیرآلی اکسیژن دار مانند SiO₂، Al₂O3، Fe₂O₃ و TiO₂، با مقادیر کمتری از عناصر کمیاب تشکیل شده است. با کاهش منابع معدنی فلزی و همچنین افزایش تقاضای آنها، بازیابی این فراورده ها از اینگونه پسماندها بسیار ارزشمند بوده و موضوعی جذابی در تحقیقات بین المللی فعلی قرار گرفته است. همچنین، بازیابی فلزات از خاکسترهای بادی زغالسنگ می تواند خطرات زیست محیطی مرتبط با دفع و انتقال فلزات به آبهای سطحی و زیر سطحی را نیز کاهش دهد.

روشهای هیدرومتالورژیکی مختلفی در دنیا برای استحصال فلزات اصلی و کمیاب از خاکستر بادی زغالسنگ مورد استفاده قرار گرفته است. مرور روشهای بکار گرفته شده نشان می دهد که بازیابی عناصر اصلی مانند Fe، Al و Si و عناصر کمیابی همچون Ge و Ga از خاکستر بادی زغالسنگ رضایت بخش بوده است. با این حال، برای سایر عناصر کم­مقدار و کمیاب، تحقیقات بیشتری لازم است تا نتایج بهتری از نظر استحصال انتخابی و خالص سازی حاصل شود.

بیشتر این روشها در مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته اند و استفاده از تجاری آنها تا حد زیادی محدود است و بنابراین برای گسترش آنها تا سطح تولیدات تجاری، سرمایه گذاری بیشتری مورد نیاز است. علاوه بر این، جنبه های اقتصادی و ارزیابی تأثیرات زیست محیطی هر روش باید در کارهای آینده لحاظ گردد. این امر برای انتخاب روش صحیح و اطمینان از اینکه هیچ عملیاتی منجر به اثرات زیست محیطی بیشتری نسبت به استخراج منابع اولیه نمی شود مفید خواهد بود. کیفیت خاکستر خام به دست آمده نیز بایستی به موازات فرآیندهای بازیابی فلزات ارزیابی شود.