14 декабря 2019г.
Жизненный цикл большинства промышленных предприятий представляет собой несовершенную систему, характеризующуюся образованием большого количества твердых, жидких и газообразных отходов. Отходы промышленных производств заключают в себе серьезную экологическую опасность для экосистем близ расположенных регионов. В России существенный вклад в загрязнение окружающей природной среды вносят отходы алюминиевой промышленности, составляющие около 20 % от общего количества отходов, образующихся при производстве цветных металлов в стране.
Отличительная черта производства алюминия в стране обусловлена использованием трех видов электролизеров:
· с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом;
· самообжигающимися анодами и боковым токоподводом;
· с обожженными анодами.
Причем превалирующей является производство алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами или анодами Содерберга.
Для данной технологии самообжигающихся анодов свойственно образование следующих побочных отходов производства алюминия:
· красный шлам;
· нефелиновый шлам;
· отработанная футеровка;
· хвосты флотации;
· шлам мокрых газоочисток.
Размещение хранилищ многотоннажных отходов производства алюминия в черте крупных городов Сибирского региона приводит к серьезной угрозе населению и природным ресурсам, особенно с учетом отсутствия эффективных способов их утилизации.
Шламы высокотоксичны и загрязнены органическими и минеральными присадками. При их захоронении в накопители промышленных отходов не считая ущерба, наносимого окружающей среде, в то же время теряется большое количество ценного сырья. Вторичное использование извлеченных из шламов материалов, позволяет сэкономить природные ресурсы и снизить нагрузку на окружающую природную среду.
В зависимости от состава и физико-химических свойств шламов применяют различные методы их обезвреживания и переработки: химические, физико-химические, термические и их комбинации.
Наиболее встречающимися методами утилизации шламов являются термические. Огневая обработка позволяет полностью обезвредить горючие составляющие шламов с получением на выходе безвредных продуктов горения и зольных остатков, состоящих из металлов и их оксидов. Одновременно с прямым сжиганием термические методы часто являются составной частью комплексных технологий обезвреживания и утилизации шламов. В данных технологиях термическая обработка либо предшествует, либо следует за физико-химическим или химическим процессом выделения ценных компонентов из шламов. Такими комплексными методами извлекают железо из шламов, восстанавливают катализаторы, содержащие никель, палладий, платину, медь, теллур и другие ценные металлы, а также извлекают эти металлы из отработанных катализаторов.
Для обжига шламов неорганического происхождения обширно используют барабанные печи с противоточной системой термической обработки. Для этих же целей применяют циклонные печи с верхним выводом газов, прокаливание в которых обеспечивает полное обезвреживание шлама за счет сгорания токсичных органических веществ и улавливание ценных минеральных продуктов.
Исследованиями установлена возможность применения красных шламов в различных отраслях народного хозяйства. Одним из вариантов комплексной переработки красного шлама является восстановительная плавка его в смеси с известняком в электропечи с целью получения чугуна и алюмокальциевого шлака. Алюмокальциевый шлак можно переработать на глинозем и цемент.
Еще одним вариантом использования красных шламов является непосредственное их применение в качестве добавки при получении различных продуктов. Существуют решения использовать красный шлам в производстве момента, кирпича, керамики, огнестойкого бетона, литейноформовочных смесей, канализационных труб, стекловолокна, для укрепления грунтов при строительстве дорожного полотна, при получении коагулянта для очистки сточных вод, в качестве основного компонента сложного вяжущего для закладки шахтных выработок и для других целен. Тем не менее, пока немногие из этих предложений получили практическое использование в жизни.
Нефелиновый шлам содержит до 80% белита 2CaOSiО2, поэтому его часто именуют белитовым. Хорошо изучено получение из него цемента. Но при этом транспортировка цемента экономически выгодна лишь на ограниченные расстояния. В связи с этим при большой мощности глиноземного завода нефелиновый шлам не всегда может быть полностью использован для получения цемента. Также с помощью многочисленных исследований было установлено, что белитовый шлам может эффективно применяться не только для производства цемента, но и для получения других строительных растворов и бетонов, для изготовления силикатного кирпича, огнеупорных материалов, в литейном цехе для производства формовочных и стержневых смесей, в сельском хозяйстве для известкования кислых грунтов, для получения закладочных материалов при подземной выработки полезных ископаемых, а также для иных целей [2].
Выделяют три группы «нового вида сырья» в результате переработки шламов алюминиевой промышленности:
1) переработка с получением товарных субпродуктов:
· углеродный материал;
· фтористые соли;
· оксид скандия;
· прочие редкоземельные металлы.
2) вовлечение в другие отрасли промышленности:
· производство цемента;
· производство стали и чугуна;
· производство теплоизоляции;
· дорожное строительство.
3) минимизация образования, возврат в производство:
· рециклинг футеровочных материалов;
· вовлечение в производство (сухих ГОУ);
· использование при строительстве объектов размещения отходов.
Итогом переработки и извлечения полезных веществ из шламов является получение вторичных ресурсов, но внедрение их на потребительский рынок сопровождается следующими трудностями:
1) сформированный рынок использования естественных природных ресурсов «не пускает новый вид сырья»;
2) под «новый вид сырья» (отходы) необходимо настраивать/перестраивать технологии;
3) затраты на подготовку/обезвреживание отходов зачастую увеличивают себестоимость до уровня и более цены спроса на рынке;
4) извлечение полезных компонентов их отходов промышленности – переработка отходов или недропользование?;
5) дополнительные административные издержки.
Вследствие сформулированных проблем возникает острая необходимость в поиске новых научно- технических решений по переработки и утилизации шламов алюминиевой промышленности, основанных на следующих базовых принципах:
· строительство мощностей для подготовки, переработки, обезвреживания, рециклинга и реализации отходов потребителю;
· замена и утилизации электрооборудования, содержащего полихлорированные бифенилы;
· строительство современных объектов размещения отходов производства для обеспечения их долгосрочного и надежного хранения и/или захоронения;
· проведение качественной рекультивации нарушенных земель и выведения из эксплуатации объектов размещения отходов;
· разработка технологий получения новых продуктов из отходов для внутренней реализации или реализации третьими лицами.
Список литературы
1. Кулик, Б.П. Основы технологических процессов переработки вторичных ресурсов и техногенных отходов алюминиевого производства. Стилевые характеристики: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук: 15.17.01/ Кулик Борис Петрович. – Шелехов, 2010. – 46 с;
2. Статьи. Глава XI комплексная переработка алюминиевых руд (И.А. Троицкий, В.А. Железнов) [Электронный ресурс]: Ступинский торговый дом. - Режим доступа:https://tdsm.ru/article/view/glava- xi-kompleksnaa-pererabotka-aluminievyh-rud.
