Раздел 7. Перспективные технологии

Раздел 7. Перспективные технологии

7.1 Перспективные направления в производстве алюминия

Инертные аноды всегда были целью производителей алюминия. Для инертного анода пытались использовать многие материалы. На самом деле полностью инертных материалов не существует, но некоторые материалы могут расходоваться с замедленной скоростью, и количество примесей, получаемых за счет растворения инертных анодов, может быть приемлемо для промышленного производства.

Производство алюминия с использованием инертного анода - революционная технология, не имеющая аналогов с точки зрения экологического эффекта. Основные преимущества данной технологии с точки зрения охраны окружающей среды:

1) полное исключение выбросов парниковых газов и полиароматических углеводородов при производстве алюминия;

2) снижение себестоимости производства более чем на 10 % за счет экономии анодов и электроэнергии;

3) сокращение капитальных затрат при строительстве новых заводов более чем на 30 %.

На сегодняшний день у "РУСАЛа" уже есть материал для инертного анода, который позволяет производить алюминий с более низкой себестоимостью по сравнению с технологией угольных анодов. На Красноярском алюминиевом заводе технология электролиза с инертными анодами на силу тока > 100 кА проходит опытно-промышленные испытания в опытном корпусе электролиза.

Химическая реакция производства алюминия в электролизерах с инертными анодами может быть представлена в следующем виде:

Al ₂O ₃ 2Al + 3/2O ₂.

Таким образом, если при использовании обожженных анодов в электролизе при получении 1 т алюминия сгорает 0,5 т углерода с образованием 1,4 т оксида и диоксида углерода, то при использовании нерасходуемых инертных анодов в атмосферу будет выделяться 0,9 т кислорода. Кроме того, использование инертных анодов позволит исключить выбросы диоксида серы и смолистых веществ, значительно снизить выбросы пыли и фторидов за счет высокой герметизации электролизеров.

Для очистки от фтористых соединений и пыли при эксплуатации электролизеров с инертными анодами предусматривается установка сухой очистки газов (реактор + рукавный фильтр) с эффективностью по фтористым соединениям 98-99 %.

Удельное количество ЗВ, поступающих в атмосферу от процесса электролиза с инертными анодами, может составить:

1) пыль - до 2 кг/т Al;

2) фтористый водород - до 0,3 кг/т Al;

3) твердые фториды - до 0,4 кг/т Al.

7.2 Перспективные направления в производстве глинозема

Последние годы большое внимание уделяется исследованиям по усовершенствованию технологии спекания нефелинов, а именно переводу печей спекания на сухой или полусухой способ термообработки шихты в коротких печах с теплообменниками.

Подобная технология внедрена в цементной промышленности для обжига клинкера и дала значительный экономический и экологический эффект (экономия топлива - более 30 %).

Реконструкция существующих печей спекания "мокрой" шихты или сооружение подобных установок при строительстве новых глиноземных заводов позволит достичь подобного эффекта. Однако валовые выбросов NO _x могут быть существенно снижены только за счет установки на печах горелок с низким выделением оксидов азота и внедрения специальных перспективных технологий - технологии селективного некаталитического восстановления (SNCR) и технологии селективного каталитического восстановления (SCR), что позволит снизить выбросы NO _x от печей глиноземного производства в атмосферу до 70 %.

SNCR заключается в инжекции водного раствора аммиака (до 25 % NH ₃), водных растворов соединений аммиака или мочевины в дымовые газы для восстановления NO до N ₂. В SCR NO и NO ₂ восстанавливаются до N ₂ с помощью NН ₃ и катализатора.

Перспективными технологиями следует также считать применение современного газоочистного оборудования - электрофильтров и рукавных фильтров, обеспечивающих концентрацию пыли в выбросе менее 50 мг/нм ³, а также систем контроля, управления ремонтом, обслуживания при эксплуатации ГОУ.

Образование производственных отходов (шлама) неизбежно. Для его складирования постоянно требуются дополнительные площади. В настоящее время ведутся разработки, направленные на использование красного шлама в строительстве, извлечение из шлама ценных компонентов.

7.3 Перспективные технологии при производстве кремния

Основные тенденции по модернизации и оптимизации процесса получения производства технического кремния, повышение извлечения направлены на снижение затрат в производстве кремния, повышение его качества и снижение воздействия на окружающую среду.

Наиболее перспективными направлениями совершенствования технологии производства кремния могут быть:

- при проведении капитальных ремонтов печей привести в соответствие между собой геометрические, энергетические и технологические параметры печей (т.е. пересчитать печи и энергетические нагрузки;

- внедрение технологии производства кремния с использованием рудно-термических печей постоянного тока для увеличения извлечения кремния;

- внедрение на рудно-термических печах пневматического перепуска электродов для исключения лишних простоев и снижения удельных выбросов ЗВ на единицу продукции.

- изменение способа и принципа обработки колошников печей (произвести замену машин обработки колошников) для увеличения извлечения кремния и снижения выбросов ЗВ в окружающую среду;

- автоматизация подачи шихты на колошник, в расчете на снимаемую активную мощность;

- организация производство восстановителей на основе буроугольного полукокса с последующей магнитной сепарацией от примесей (железа) полученного кускового полукокса;

- внедрение дробильного оборудования при подготовке шихтовых материалов к плавке обеспечивающего минимальный выход мелких фракций компонентов шихты;

- внедрение технологии получения кремния с использованием высокочистого активного карбида кремния собственного производства с одновременным уменьшением выброса реакционных газов и снижением нагрузки на газоочистные установки;

- применение рукавных фильтров для очистки печных газов от пыли (более эффективного пока ничего нет на рынке оборудования);

- внедрение технологии кислородного рафинирования, снижающее время продувки ковшей в 2-3 раза до момента разливки и, как следствие снижение выбросов ЗВ в окружающую среду;

- повышение качества микрокремнезема для увеличения объемов продажи, как ценное сырье для производства высокопрочных бетонов и снижения объемов утилизации низкокачественных отходов пыли

- создание современного производства древесного угля без выбросов продуктов пиролиза в окружающую среду, который является одним из самых перспективных восстановителей.

В мировой практике для производства древесного угля используются различные виды древесины с воспроизводимостью лесных массивов от 20 до 50 лет, в то время, как каменноугольные и нефтяные запасы ограничены и их добыча сопряжена с очень жестким воздействием на окружающую среду;

Таким образом, современная тенденция развития производства технического кремния это - поиск и внедрение высокоэффективных технологий и высококачественного сырья с одновременным обеспечением безопасности окружающей среды.