Алюминий в чистом виде

Готовая продукция Красноярского алюминиевого завода сегодня еще и экологически чистая. Фото автора

Мировая экономическая статистика неумолима: использование почти всех металлов растет экспоненциально. При этом специалистам хорошо известно, что производство каждой тонны металла требует перемещения многих тонн руды, которую необходимо добыть, очистить, переработать. Экологическая нагрузка («экологический рюкзак»), которую генерирует металлургическое производство, впечатляет. Так, вес «экологического рюкзака» золотого кольца весом 10 г на вашем пальце составляет 3 т.

Для металла XXI века, алюминия, который, кстати, еще в начале века XX стоил дороже золота, «экологический рюкзак» существенно меньше, хотя тоже внушительный. Для получения одной тонны алюминия необходимо: глинозема – 1925–1930 кг; углерода – 500–600 кг; криолита – 50–70 кг; электроэнергии – 14 500–17500 кВт-ч. Не случайно у производителей алюминия в нашей стране, да и во всем мире, вопросы снижения веса этого «экологического рюкзака» становятся одними из важнейших. И это еще раз подтвердил международный конгресс «Цветные металлы и минералы – 2017», прошедший в сентябре в Красноярске.

Технический директор компании РУСАЛ Виктор Манн сообщил, что важным направлением работы технической дирекции стало создание технологии вторичной переработки отходов. Так, на Красноярском алюминиевом заводе (КрАЗ) введен в эксплуатацию участок по двухступенчатой очистке газов с получением на первой фазе сульфата натрия. Он используется при производстве целлюлозы, стекла, моющих средств, а также строительных материалов. Инвестиции в этот проект составили 1,14 млн долл. Новая технология, разработанная Инженерно-технологическим центром РУСАЛа, превосходит иностранные аналоги по целому ряду характеристик: отсутствует сброс жидких и твердых отходов. Кроме того, эта установка, которая выводит вещество из газоочистки, позволяет снизить расходы на обслуживание оборудования.

Новый участок уже прошел предварительные испытания и произвел более 50 т сульфатов. Что важно – полученный сульфат натрия был протестирован в лаборатории Братского целлюлозно-бумажного комбината. Первая партия этого продукта с содержанием основного вещества выше 95–97% отгружена в адрес комбината в августе 2017 года. По предварительным оценкам, РУСАЛ может производить от 5 до 10 тыс. т сульфата натрия в год.

«Двухступенчатая газоочистка с выводом серы в виде товарного продукта на Красноярском алюминиевом заводе не имеет мировых аналогов. Эффективность технологии составляет выше 99,5% по фтору и 96,7% по сере, в то время как мировые аналоги не превышают 92%. Мы уже запустили такой же проект на Новокузнецком алюминиевом заводе. В планах – начать использовать эту технологию на Иркутском и Братском заводах», – подчеркнул Виктор Манн.

Внедрение новой технологии позволит РУСАЛу отказаться от строительства новых шламовых полей на КрАЗе, что сэкономит до 1,39 млн долл. в год. Вообще, методы обращения со шламом – шлакообразными отходами электролизного производства – одна из наиболее актуальных экологических проблем при производстве алюминия. И здесь инженерная и конструкторская мысль оказывается как нельзя более кстати.

В литейных подразделениях КрАЗа запущены в эксплуатацию два пресса, которые выполняют отжим металла из горячего шлака, что, по сути, возврат алюминия из отходов. Шлак – это неоднородное вещество, образующееся при производстве жидкого металла. Он содержит до 40% алюминия или сплава на его основе и оксиды других металлов.

Разливка алюминия в литейном цеху Красноярского алюминиевого завода. Фото автора

Это и послужило причиной модернизации литейных отделений, где были установлены современные прессы фирмы ALTEK. Их задача – «отжать» под давлением остатки алюминия, не позволяя при этом шлаку гореть. Весь процесс прессования происходит автоматически. Система сама определяет соблюдение всех требований безопасности и выполняет цикл прессования. Собранный металл возвращается в печь для переплава. Инвестиции РУСАЛа в проект составили более 1 млн долл. Применение прессов для отжима шлака позволяет увеличить металлургический выход до 38,1%.

Не менее активную природоохранную стратегию реализует и Саяногорский алюминиевый завод (САЗ). Как сообщил директор по экологии РУСАЛа Иван Ребрик, общий объем инвестиций САЗа в природоохранные мероприятия в 2017 году увеличится на 28% относительно прошлого года.

В план природоохранных мероприятий предприятия на 2017 год включены два основных инвестиционных проекта: строительство 3-й карты склада временного хранения отработанной футеровки электролизеров и нового полигона твердых бытовых отходов (ТБО). В ближайшие месяцы начнется ежегодное обустройство санитарно-защитной зоны предприятия – на территории в 15 га специалисты высадят более 40 тыс. саженцев.

Также будет продолжена работа по экологическому мониторингу в зоне влияния завода и мониторингу особо охраняемых природных территорий. Оценку состояния атмосферного воздуха в Саяногорске проводят ведущие специализированные организации Хакасии. Уже сейчас можно сказать, что по итогам оценки в 2015 и 2016 годах концентрация твердых и газообразных фторидов не увеличилась и значительно ниже предельно допустимой концентрации. Концентрация взвешенных веществ в воздухе Саяногорска снизилась в 2,5 раза, а содержание бензапирена снизилось в четыре раза.

Технологии не подведут, если не подведут люди. В 2016 году в РУСАЛе 42 тыс. человек прошли обучение в рамках специализированного экологического курса «Экологическое образование». Причем обучение происходило в системе дистанционного обучения. Теперь металлурги разбираются в ключевых экологических терминах, знают, что такое наилучшая доступная технология (НДТ) и какие документы определяют основные принципы природопользования на территории России. Заметим, что курс разработан в рамках глобальной экологической корпоративной программы «Чистый шаг», которая реализуется в рамках принципов экологической политики РУСАЛа и направлена на повышение компетентности сотрудников в вопросах сохранения окружающей среды.

Как отмечают специалисты-металлурги, технологические решения переработки фторуглеродсодержащих материалов алюминиевого производства позволят получить вторичные фториды; снизить объемы накопления твердых и жидких отходов на шламовых полях; сократить потребление природного сырья в процессе электролиза и в других отраслях промышленности. Товарная продукция, полученная при переработке отходов процесса электролиза, может быть использована и в черной металлургии, производстве строительных материалов с высокими эксплуатационными свойствами, целлюлозной промышленности и производстве моющих средств.

А в ПАО «РУСАЛ Братск» используют вещества, которые собирают очистные установки. Здесь разработана и внедрена технология получения фторида кальция из насыщенных растворов газоочистки. Это позволило снизить выпуск дорогостоящего вторичного криолита и закупку свежего фторида кальция на 17%. Совместно с учеными Иркутского национального исследовательского технического университета проведена научно-исследовательская работа по извлечению фтора из твердых отходов процесса электролиза в щелочном растворе. Степень извлечения сырья составляет 70%. Насыщенный раствор проходит стадии кристаллизации, сгущения, фильтрации и сушки. Вторичные фториды вновь транспортируются в электролизное производство. Полученный углеродный осадок после выщелачивания может быть использован в качестве товарной продукции.

Впервые в ПАО «РУСАЛ Братск» внедрена технология переработки «пушонки», или солевого шлака – продукта, полученного при подготовке электролизера к капитальному ремонту. Высокое содержание фтора (30–32%) позволяет использовать его в качестве вторичного сырья в процессе электролиза.

Есть у алюминия еще одна интересная с экологической и экономической точки зрения особенность. В отличие от стали он не подвержен коррозии, поэтому изделия из него могут быть использованы в качестве вторичного сырья. Алюминий и многие его сплавы можно неоднократно переплавлять без утраты механических характеристик. По данным Международного института алюминия (ІАІ), в 2006 году объем производства вторичного алюминия в мире составил 16,4 млн т, а первичного – 33,9 млн т.

По расчетам ІАІ, к тому моменту в мире было накоплено около 400 млн т алюминия в инфраструктуре, быту, транспорте. Подсчитано, что 1 кг собранных и сданных в переплавку алюминиевых банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт-ч электроэнергии. Ежегодно в мире производится более 220 млрд банок для напитков. Более 90% из них в Европе и около 80% в России перерабатываются во вторичный алюминий. И это тоже – большой ресурс для снижения веса алюминиевого «экологического рюкзака».