Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Раздел 4. Определение наилучших доступных технологий

Согласно постановлению Правительства РФ N 1458 от 23.12.2014, "Методическим рекомендациям по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии", утвержденным приказом Минпромторга России 31.03.2015 N 665, определение технологии в качестве наилучшей доступной применительно к алюминиевой промышленности проводится с учетом совокупности следующих критериев:

а) наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара). В соответствии с "Методическими рекомендациями..." воздействие от выбросов в воздух рассматривается как фактор, имеющий наибольший отрицательный эффект. Оказывающим наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду считается воздействие отходов, затем выбросы в воду и загрязнение почвы;

б) экономическая эффективность внедрения и эксплуатации;

в) применение ресурсо- и энергосберегающих методов;

г) период внедрения;

д) промышленное внедрение технологических процессов, оборудования, технических способов, методов на двух и более объектах в Российской Федерации, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

4.1 Производство глинозема

Выбор технологии производства глинозема определяется наличием и возможностью использования того или иного сырья (боксит, нефелин). Сырье определяет экономику производства, величину материальных потоков, сырья и энергии, эмиссии в окружающую среду. В настоящее время для производства глинозема на отечественных заводах применяется две технологии:

- комбинированный способ (параллельная схема Байер-спекания), объединяющий две разные технологии - способ Байера и способ спекания бокситов;

- спекание нефелиновых шихт (нефелин и известняк).

4.1.1 Производство глинозема из бокситов по комбинированному способу (параллельная схема Байер-спекания)

Описание технологии

Используемое оборудование:

- переделы подготовки шихты к выщелачиванию, спеканию и переработка спека - дробилки, шаровые мельницы;

- передел выщелачивания - автоклавные батареи;

- передел сгущения и промывки шлама - сгустители, фильтры;

- переделы спекания и кальцинации - вращающиеся печи и печи циклонно-вихревого типа, холодильники кипящего слоя и циклонного типа;

- передел переработки алюминатных растворов - декомпозеры, сгустители, автоклавы.

К основным техническим решениям, направленным на сокращение выбросов ЗВ, относятся:

- применение на этапе подготовки сырья в складах продукции циклонов или рукавных фильтров, что позволяет обеспечить остаточную запыленность аспирационного воздуха не более 20 ;

- применение одной или двух ступеней батарейных (групповых) циклонов и электрофильтров на переделе кальцинации, что позволяет обеспечить остаточную запыленность дымовых газов не более 100 - 200 ;

- применение на переделе спекания одной ступени групповых циклонов, электрофильтров и мокрого скруббера, что позволяет обеспечить остаточную запыленность дымовых газов не более 100 - 200 .

Основным отходом производства является красный шлам, который подлежит размещению на полигонах промышленных отходов.

По комбинированному способу работают глиноземные заводы Урала, используя в качестве сырья бокситы.

На рассматриваемых предприятиях производство глинозема имеет значительное сходство (использование близкого по качеству сырья, природного газа в качестве топлива), используется практически одинаковый набор оборудования. Основное отличие рассматриваемых технологий - соотношение ветвей (Байера и спекания). На УАЗе выпуск глинозема в ветви спекания составляет 12%, в ветви Байера - 88% от общей мощности предприятия. На БАЗе соотношение ветвей - 20% и 80% соответственно.

Показатели концентрации маркерных ЗВ и образования отходов, характеризующих технологию производства глинозема, принимаемой в качестве НДТ, представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Технологические показатели выбросов и отходов

Наименование отходов	Единица измерения	Значение
Пыль		100 - 200*(5)
Красный шлам	т/т глинозема	1,6*(6)

4.1.2 Производство глинозема по технологии спекания нефелинов

Описание технологии

Используемое оборудование:

- переделы подготовки шихты и переработки спека - дробилки, мельницы;

- передел спекания - вращающиеся печи с колосниковыми холодильниками;

- передел кальцинации - вращающиеся печи кальцинации с холодильниками кипящего слоя;

- передел переработки алюминатных растворов - карбонизаторы, декомпозеры, сгустители.

К основным техническим решениям, направленным на сокращение выбросов ЗВ, относятся:

- применение на этапе подготовки сырья, в складах продукции циклонов или рукавных фильтров, что позволяет обеспечить остаточную запыленность аспирационного воздуха не более 20 ;

- применение двух ступеней батарейных (групповых) циклонов и электрофильтров на переделе кальцинации, что позволяет обеспечить остаточную запыленность дымовых газов 100 - 200 ;

- применение на переделе спекания одной ступени групповых циклонов, горизонтальных многопольных электрофильтров, что позволяет обеспечить остаточную запыленность дымовых газов 100 - 200 .

Основным отходом производства является нефелиновый шлам, который частично (до 30% - 50%) используется в производстве цементного клинкера. Оставшаяся часть подлежит размещению на полигонах промышленных отходов.

Технология переработки нефелинов способом спекания осуществляется на Пикалевском и Ачинском заводах. Спеканию подвергается шихта из нефелина и известняка.

Технологические схемы производства глинозема из нефелинов на предприятиях очень близки между собой. Основные отличия рассматриваемых производств - мощность основного технологического оборудования (определятся мощностью предприятия), а также использование различных видов топлива.

Показатели концентрации маркерных ЗВ и образования отходов, характеризующих технологию производства глинозема, принимаемой в качестве НДТ, представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Технологические показатели выбросов и отходов

Наименование отходов	Единица измерения	Значение
Пыль		100-200*(7)
Нефелиновый шлам	т/т глинозема	8,1*(8)

Следует отметить, что сброс сточных вод на глиноземных заводах, применяющих как технологию спекания нефелинов, так и комбинированный способ, может иметь место только в аварийных ситуациях, так как предприятия имеют замкнутую систему водоснабжения с очисткой сливов, находящихся в обороте.

4.2 Анодное производство

Производство анодов и анодной массы в настоящее время является сопутствующим производству алюминия. Производство анодов осуществляется на промплощадках алюминиевых заводов, оснащенных целиком или преимущественно электролизерами с предварительно обожженными анодами (ОА). Производство анодной массы осуществляется практически на всех заводах, оснащенных электролизерами с самообжигающимися анодами. Определение НДТ для производств анодов и анодной массы будет заключаться в выборе оборудования и газоочисток для переделов производства, обеспечивающего наиболее низкие удельные выбросы ЗВ в атмосферу.

Сбросы сточных вод и образование отходов для производства анодов и анодной массы не являются лимитирующими фактором, так как на алюминиевых заводах используется замкнутая система водооборота, а образование основных отходов футеровки печей обжига и прокалки зависит от срока их службы, который практически одинаков для всех рассматриваемых производств.

4.2.1 Производство анодной массы для самообжигающихся анодов

Описание технологии

На всех заводах данное производство идентично и имеет практически одинаковый набор оборудования.

Используемое оборудование:

- переделы хранения и подготовки кокса - транспортеры, конвейеры, дробилки, грохоты, мельницы;

- переделы смешения и формования - дозаторы, смесители, формовочные устройства;

- переделы прокалки - прокалочные печи, сушильные агрегаты;

- переделы хранения и подготовки пека - пекоприемники, пекоплавители.

К основным техническим решениям, направленным на сокращение выбросов ЗВ, относятся:

- применение газоочистного оборудования на переделах хранения и подготовки кокса. Возможно применение одного или комбинации нескольких видов следующего газоочистного оборудования: циклон, электрофильтр, рукавный фильтр. Данные технические решения позволят сократить выбросы пыли в атмосферу от процессов дробления и транспортировки кокса;

- применение газоочистного оборудования на переделе прокалки кокса. Возможно применение батарейного циклона и (или) электрофильтра. Данные технические решения позволят сократить выбросы пыли в атмосферу от процесса прокалки кокса и твердых компонентов от процесса сжигания топлива, использующегося в печах прокалки;

- применение установок сухой газоочистки (реактор + рукавный фильтр) на пере делах смешения и формования. Данные технические решения направлены на сокращение выбросов возгонов каменноугольного пека от процессов смешения и формования анодной массы;

- применение систем улавливания паров пека на переделах хранения и подготовки пека. Данные технические решения направлены на сокращение выбросов возгонов каменноугольного пека от пекоприемников и пекоплавителей.

Показатели концентраций выбросов маркерных ЗВ, характеризующие технологию производства анодной массы, принимаемой в качестве НДТ, приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Показатели концентраций выбросов маркерных загрязняющих веществ производства анодной массы

Наименование ЗВ	Единица измерения	Значение
Хранение и подготовка пека
Возгоны каменноугольного пека (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ)		35
Прокалка кокса (после ГОУ)
Пыль коксовая		200

4.2.2 Производство обожженных анодов

Описание технологии

Используемое оборудование:

- переделы хранения и подготовки кокса - транспортеры, конвейеры, дробилки, грохоты, мельницы;

- переделы смешения и прессования - дозаторы, смесители, вибропресс;

- передел обжига анодов - многокамерные кольцевые печи обжига;

- переделы хранения и подготовки пека - пекоприемники, пекоплавители;

- монтаж-демонтаж обожженных анодов - печи ИЧТ, конвейеры, системы очистки огарков, дробилки.

К основным техническим решениям, направленным на сокращение выбросов ЗВ, относятся:

- применение газоочистного оборудования на переделах хранения и подготовки кокса. Возможно применение одного или комбинации нескольких видов следующего газоочистного оборудования: циклон, рукавный фильтр. Данные технические решения позволят сократить выбросы пыли в атмосферу от процессов дробления и транспортировки кокса. Эффективность данных ГОУ может составлять до 98%;

- применение газоочистного оборудования на переделе обжига анодов. Возможно применение сухой газоочистки (реактор + рукавный фильтр) или "мокрого" скруббера. Данные технические решения позволят сократить выбросы ЗВ в атмосферу от процесса обжига анодов. Сухая газоочистка обладает большей эффективностью: пыль - 99%, газообразные фториды - 99%, возгоны каменноугольного пека - 98,5%. "Мокрая" ГОУ с использованием скруббера обеспечивает следующие показатели: пыль - 84%, газообразные фториды - 98%, возгоны каменноугольного пека - 70% - 75,5%, диоксид серы - 90%. С точки зрения эффективности "сухая" ГОУ является более предпочтительной, однако она не осуществляет очистку от диоксида серы, поэтому выбор типа ГОУ определяется исходя из условий размещения предприятия и уровня фонового загрязнения территории;

- применение установок сухой газоочистки (реактор + рукавный фильтр) на переделах смешения и прессования. Данные технические решения направлены на сокращение выбросов возгонов каменноугольного пека от процессов производства "зеленых" анодов. Эффективность данных ГОУ может составлять по пыли до 98%, по возгонам каменноугольного пека - до 90%;

- применение систем улавливания паров пека на переделах хранения и подготовки пека. Данные технические решения направлены на сокращение выбросов возгонов каменноугольного пека от пекоприемников и пекоплавителей;

- применение рукавных фильтров в анодно-монтажном отделении. Данные технические решения направлены на сокращение выбросов пыли. Эффективность фильтров может составлять до 99%.

Показатели концентрации выбросов маркерных ЗВ, характеризующие технологию производства обожженных анодов, принимаемой в качестве НДТ, приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Показатели концентраций выбросов маркерных загрязняющих веществ производства обожженных анодов

Наименование ЗВ	Единица измерения	Значение
Хранение и подготовка пека
Возгоны каменноугольного пека (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ)		35
Обжиг "зеленых" анодов (после ГОУ)
Пыль коксовая		1,2(1)	4,2(2)
Возгоны каменноугольного пека (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ)		2(1)	24(2)
(1) "Сухая" ГОУ. (2) "Мокрая" ГОУ

4.3 Производство первичного алюминия

На алюминиевых заводах в промышленных масштабах применяется три технологии электролиза:

- технология электролиза в электролизерах с предварительно обожженными анодами (ОА);

- технология электролиза в электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним подводом тока к аноду (ВТ);

- технология электролиза в электролизерах с самообжигающимися анодами и боковым подводом тока к аноду (БТ).

В связи с тем, что сброс сточных вод и образование производственных отходов не являются превалирующими факторами для технологии электролиза, в таблице 4.5 представлены удельные выбросы ЗВ в разрезе технологий (на основании раздела 3).

Таблица 4.5 - Удельные выбросы ЗВ по технологиям электролиза (фонарь + труба)

Технология	Удельные выбросы ЗВ, кг/т Al
	HF		Пыль		Смолистые вещества (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ)
ОА первого поколения (до 300 кА)	0,25 - 0,38	0,53 - 0,77	До 4,9	9,4 - 13,8 (без "мокрой" ГОУ)	-
ОА второго поколения (300 кА)	0,21 - 0,36	0,37 - 0,65	До 2,7	9,2 - 13,8 (без "мокрой" ГОУ)	-
БТ	0,5 - 0,8	0,5 - 0,8	До 5,5	До 13,6 (без "мокрой" ГОУ)	До 1,5
Рядовая ВТ	1,2 - 2,1	1,3 - 2,8	До 16,9	До 2,3 (с "мокрой" ГОУ)	До 2,24
ВТ с производственной системой	1,2 - 1,4	1,3 - 1,9	До 9,1	До 2,3 (с "мокрой" ГОУ)	До 1,7
ВТ с АПГ и "сухой" ГОУ	0,62 - 0,81	0,62 - 0,83	До 4,2	До 2,1 (с "мокрой" ГОУ)	До 1,5
ВТ "ЭкоСодерберг"	0,38	0,34	До 3,6	До 1,0 (с "мокрой" ГОУ)	До 1,4

Основные технические характеристики и удельные расходы сырьевых компонентов по использующимся технологиям электролиза представлены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Сравнение технических характеристик для технологий электролиза ОА, ВТ, БТ

Технология	Сила тока, кА	Выход по току, %	КПД газоотсоса, %
ОА первого поколения (до 300 кА)	До 300 кА	92,7 - 93,0	96,6 - 97,0
ОА второго поколения (300 кА)	300 кА	До 94,5	До 98,7
Рядовая ВТ	140 - 175	87,5 - 89	86,3 - 88
ВТ с АПГ и "сухой" ГОУ	165 - 175	87,5 - 89	До 90
ВТ "ЭкоСодерберг"	172 - 176	88 - 91	96,0 - 97,5*
ВТ с производственной системой	167 - 170	87,7 - 90	89 - 93
БТ	83 - 85	89 - 90	93 - 96
* Верхний предел - наилучшая практика.

Технология электролиза с электролизерами ОА характеризуется отсутствием выбросов смолистых веществ и имеет наименьшие удельные выбросы ЗВ. Современные мощные электролизеры, внедренные на отечественных алюминиевых заводах, оснащены высокоэффективными рамно-створчатыми укрытиями с КПД газоотсоса до 98%. Для очистки отходящих от электролизеров газов применяются высокоэффективные "сухие" ГОУ с КПД более 99%. Учитывая уровень эмиссий и ресурсоэффективность технологии с использованием обожженных анодов, ее целесообразно применять как основную при проектировании и строительстве новых заводов.

В качестве НДТ для технологии электролиза ВТ рекомендуются следующие технологии:

- технология ВТ "ЭкоСодерберг";

- технология ВТ с производственной системой.

Технология ВТ с АПГ и "сухой" ГОУ является переходной к технологии "ЭкоСодерберг".

Учитывая степень промышленного внедрения технологии электролиза с БТ (одно предприятие на территории Российской Федерации), отсутствие экономически приемлемых альтернатив замены данной технологии на электролиз с использованием обожженных анодов, применение технологии электролиза БТ целесообразно на действующем предприятии с применением лучших российских практик, направленных на минимизацию выбросов в атмосферный воздух, - "сухой" очистки газов и дополнительной герметизации анодного узла.

Практически для всех алюминиевых заводов характерно наличие замкнутой системы водооборота и размещение отработанной футеровки электролизеров на полигонах промотходов, при этом возможна их частичная реализация сторонним потребителям в зависимости от спроса и рынка сбыта в каждом регионе.

Ниже приведено описание НДТ для производства первичного алюминия.

4.3.1 Электролиз в электролизерах с предварительно обожженными анодами

Описание технологии

Используемое оборудование:

- электролизеры с предварительно обожженными анодами первого поколения мощностью до 300 кА;

- электролизеры с предварительно обожженными анодами второго поколения мощностью 300 кА и выше.

Высокие показатели электролизеров обеспечиваются обязательным применением ряда технических и технологических мероприятий, основными из которых являются:

- применение электролита с криолитовым отношением 2.2 - 2.4, которое обеспечивает снижение температуры плавления электролита, что позволяет вести технологический режим при более низких температурах электролиза. Работа при такой технологии обеспечивается при стабилизации технологического и теплового режима в узких пределах, что достигается за счет применения АПГ;

- снижение концентрации глинозема в электролите, которое позволяет увеличить выход по току. Однако снижение концентрации глинозема ведет к повышению температуры ликвидуса, что компенсируется применением добавок фтористых солей в электролит. С технологической точки зрения целесообразно применение , поскольку его содержание легче поддерживать в требуемых пределах. Поддержание низкой концентрации в стабильном тепловом режиме обеспечивается системой АСУТП и системой АПГ при обеспечении "песчаным" глиноземом со стабильными физико-химическими свойствами;

- использование глинозема "песчаного" типа по результатам промышленной эксплуатации дает прирост выхода по току не менее 1,5%. Применение "песчаного" типа глинозема предпочтительнее при использовании "сухой" газоочистки, поскольку обеспечивает более эффективное улавливание фторидов за счет развитой удельной поверхности глинозема;

- использование систем АПГ точечного типа позволяет поддерживать стабильную концентрацию глинозема и криолитовое отношение (при наличии дополнительного питателя фторсолей) в узком интервале, достаточном для получения наиболее высоких показателей по выходу по току;

- стабилизация тока серии позволяет обеспечить условия для получения выхода по току свыше 94,5%, так как любые возмущения технологического режима вызывают дополнительные возмущения поверхности металла, и, соответственно, его потери;

- система АСУТП электролиза предназначена для повышения эффективности процесса, снижения вредных экологических воздействий, мониторинга состояния технологического режима и работы оборудования, стабилизации и оптимизации технологического режима, снижения количества и тяжести нарушений, предотвращения аварийных ситуаций и облегчения труда производственного персонала.

К основным решениям по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от электролизеров относятся:

- автоматизация производства, позволяющая более точно регулировать технологические и тепловые режимы работы электролизеров, оптимизировать состав электролита, контролировать раздачу сырья в электролизеры;

- применение установок сухой очистки газов;

- автоматическое питание глиноземом (АПГ), фторсолями и дробленым электролитом электролизеров, что позволяет исключить разгерметизацию электролизера при проведении данной технологической операции.

Более мощные электролизеры второго поколения (>300 кА) позволяют существенно снизить энергоемкость производства, обеспечивая экологический и экономический эффект. Однако они имеют соответственно большие габаритные размеры. Для их установки, как правило, требуется сооружение отдельных корпусов электролиза или значительная реконструкция существующих. Менее мощные электролизеры первого поколения (<300 кА) с меньшими габаритными размерами могут быть установлены при модернизации существующих корпусов электролиза при переходе с технологии БТ или ВТ на технологию ОА.

Для минимизации выбросов ЗВ в аэрационные фонари электролизных корпусов для мощных электролизеров второго поколения (300 кА) осуществляются следующие мероприятия:

- уплотнение штанг анодов электролизеров для минимизации выделений загрязняющих веществ в корпус электролиза через неплотности в месте входа штанги в укрытие электролизера;

- автоматическое гашение анодных эффектов в электролизере без его разгерметизации;

- для выливки металла, отбора проб и других операций - выполнение проема с дверцами в укрытиях электролизера.

Благодаря этим мероприятиям КПД укрытий электролизеров второго поколения может достигать 98,7%.

Для очистки электролизных газов от фтористых соединений и пыли применяется система "сухой" очистки газов глиноземом в реакторах и рукавных фильтрах. Отходящие от электролизеров газы поступают из коллектора, проходят через модули реактор - рукавный фильтр, где очищаются от фтористого водорода и пыли и вентиляторами выбрасываются в атмосферу. Перед каждым фильтром в поток загрязненного газа дозируется свежий (первичный) глинозем. Адсорбция фтористого водорода происходит как в реакторе, так и в фильтрующем слое глинозема на рукавах фильтра. Загрязненный газ с глиноземом и пылью с помощью распределительного устройства, установленного на входе в фильтр, равномерно подается на все рукава. Глинозем с адсорбированными фторидами и пылью образуют на рукавах фильтра фильтрующий слой, в котором происходят адсорбция и пылеулавливание. Пыль с рукавов удаляется импульсной продувкой при помощи сжатого воздуха. Воздух подается с помощью электромагнитных клапанов. Импульсы задаются программирующей электронной системой. Уловленные глинозем и пыль собираются в бункере фильтра. Очищенный газ направляется в коллектор чистого газа и удалятся в атмосферу через трубы. Отработанный (фторированный) глинозем направляют в электролизеры. Степень улавливания фтористых соединений и электролизной пыли в установках сухой очистки газов составляет 99 %.

Технологии электролиза ОА с электролизерами первого и второго поколения (мощностью до 300 кА и от 300 кА и выше) внедрены на отечественных алюминиевых заводах, причем ими может быть оснащен и завод целиком, и отдельные корпуса электролиза.

В таблице 4.7 представлены основные технические характеристики электролизеров с предварительно обожженными анодами, применяющимися на отечественных алюминиевых заводах.

Таблица 4.7 - Основные технические характеристики электролизеров ОА

Технология	Сила тока, кА	Выход по току, %	Эффективность системы газоотсоса, %	Эффективность применяемых ГОУ
Электролизеры первого поколения	140 - 255	93,0	96,6 - 97*	99,0 - 99,8*
Электролизеры второго поколения	300 - 400	до 94,5*	98,0 - 98,7*	99,2 - 99,8*
* Наилучшая практика.

Выбросы ЗВ в атмосферный воздух являются основным лимитирующим фактором в природоохранной деятельности алюминиевых заводов. Кроме того, в соответствии с "Методическими рекомендациями по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии", утвержденными приказом Минпромторга России от 31.03.2015 N 665, воздействие от выбросов в атмосферный воздух следует рассматривать как фактор, имеющий наибольший отрицательный эффект.

Исходя из вышеизложенного, выбор наилучших доступных технологий электролиза ОА основывается на наименьшем количестве выбрасываемых ЗВ.

В таблице 4.8 приведен перечень технических решений, направленных на сокращение выбросов ЗВ, применяемых для корпусов электролиза, оснащенных электролизерами ОА алюминиевых заводов Российской Федерации. В таблице 4.9 приведены удельные выбросы ЗВ для технологии электролиза ОА в электролизерах первого и второго поколения для наилучших их практик эксплуатации на алюминиевых заводах Российской Федерации.

Таблица 4.8 - Технические решения, направленные на сокращение выбросов загрязняющих веществ

Техническое решение	Завод А: электролизеры первого поколения (до 300 кА)	Завод А: электролизеры второго поколения (300 кА и выше)	Завод Б: электролизеры первого поколения (до 300 кА)	Завод В: электролизеры второго поколения (300 кА и выше)
АПГ	+	+	+	+
Автоматизация производства	+	+	+	+
Уплотнение штанг анодов электролизеров	-	+	-	+
Для выливки металла, отбора проб и других операций - проем с дверцами в укрытиях электролизера	-	+	-	+
Установка сухой ГОУ (реактор + рукавный фильтр)	+	+	+	+

Таблица 4.9 - Удельные выбросы маркерных загрязняющих веществ для предприятий с технологией электролиза ОА (наилучшие практики)

Технология	HF, кг/т Al	, кг/т Al	Пыль, кг/т Al	, кг/т Al
Электролизеры первого поколения (до 300 кА)	0,35	0,75	3,4 - 4,9	9,4 - 13,8 *
Электролизеры второго поколения (300 кА и выше)	0,21 - 0,23	0,37	2,2 - 2,7	9,2 - 13,8 *
* Верхний предел при увеличении содержания серы в анодах до 2%.

4.3.2 Электролиз в электролизерах Содерберга с боковым подводом тока к аноду (БТ) и шторными укрытиями

Описание технологии

Используемое оборудование - электролизеры с самообжигающимися анодами (Содерберга) боковым подводом тока к аноду и шторными укрытиями типа БТ-85 с силой тока 85 кА.

При данной технологии применяются:

- укрытия электролизеров, монтирующиеся на каркасе и имеющие вверху газосборный колпак и шторы, закрывающие боковые стороны электролизера;

- "сухая" газоочистка (реактор + рукавный фильтр);

- герметизация узла анодного стояка электролизера.

При соблюдении технологической дисциплины в обслуживании электролизеров БТ и при использовании шторных укрытий и герметизации анодного стояка эффективность укрытия данных электролизеров может составлять до 96%.

В настоящее время данная технология используется только на одном алюминиевом заводе Российской Федерации.

Преимуществами данной технологии являются:

- применение достаточно эффективных укрытий электролизеров шторного типа, которые вместе с герметизацией узлов анодного стояка электролизеров и с соблюдением технологической дисциплины могут показывать эффективность до 96%;

- применение сухой очистки газов (реактор + рукавный фильтр), которая позволяет улавливать ЗВ с эффективностью: по пыли и твердым фторидам - не ниже 99%, по фтористому водороду - не ниже 98,4%; по смолистым веществам - не ниже 96%.

Для данной технологии характерен также комплексный подход к снижению воздействия на окружающую среду. Кроме технических решений, направленных на сокращение выбросов ЗВ в атмосферу, предусматриваются системы оборота производственных вод, размещение отходов осуществляется на специализированных полигонах промотходов.

В таблицах 4.10 - 4.11 приведены основные технические характеристики и удельные выбросы ЗВ для технологии электролиза БТ.

Таблица 4.10 - Основные технические характеристики электролизеров БТ

Технология	Сила тока, кА	Выход по току, %	Эффективность системы газоотсоса, %	Эффективность применяемых ГОУ
БТ	83 - 85	89 - 90	93 - 96*	HF - 98 - 99,4*, пыль, - 97 - 99*, смолистые вещества - 95 - 99*
* Наилучшая практика.

Таблица 4.11 - Выбросы маркерных ЗВ для технологии электролиза БТ (наилучшая практика)

Технология	HF, кг/т Al	, кг/т Al	Пыль, кг/т Al	, кг/т Al	Смолистые вещества (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ), кг/т Al
БТ	0,5 - 0,8	0,5 - 0,8	3,2 - 5,4	8,2 - 13,6	0,9 - 1,5

4.3.3 Электролиз в электролизерах с верхним подводом тока к аноду (ВТ) по технологии "Экологический Содерберг (ЭкоСодерберг)"

Описание технологии

Используемое оборудование - электролизеры С8БМ(Э) и С8Б(Э) (модернизированные электролизеры типа С8БМ и С8Б, на которых реализована технология "Экологический Содерберг").

Данная технология предусматривает применение следующих технических решений:

- усовершенствованная система газоудаления, включая модернизированные газоходы с автоматической пневматической очисткой. Данная система позволяет повысить эффективность укрытия электролизера и сократить выбросы загрязняющих веществ через аэрационные фонари электролизных корпусов, дающие наибольший вклад в загрязнение атмосферы;

- применение автоматического питания глиноземом (АПГ). Позволит сократить время разгерметизации электролизера во время подачи глинозема, направлено на повышение эффективности системы газоотсоса электролизера и снижение фонарных выбросов загрязняющих веществ;

- применение анодной массы с пониженным содержанием связующего. Направлено на сокращение первичного выделения смолистых веществ из электролизера;

- применение сухой газоочистки и/или сухой газоочистки с доочисткой в мокрых скрубберах (пенных аппаратах). Направлено на сокращение выбросов загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу через трубы электролизных корпусов. Степень очистки от загрязняющих веществ >99%.

Эффективность укрытия электролизеров ВТ, работающих по технологии "ЭкоСодерберг", может составлять 96% - 97,4%.

Кроме технических решений экологической направленности, технология "ЭкоСодерберг" позволит обеспечить возможность увеличения силы тока серии электролизеров, снизить расходные коэффициенты по анодной массе и технологической электроэнергии.

Сбросы сточных вод в водные объекты отсутствуют, применяется замкнутая система водооборота. Отходы отработанной футеровки электролизеров подлежат размещению на полигонах промотходов, возможна их частичная реализация сторонним потребителям в зависимости от спроса и рынка сбыта в каждом регионе.

Технология "ЭкоСодерберг" внедрена в нескольких корпусах электролиза на двух алюминиевых заводах Российской Федерации.

Для оценки преимуществ выбранной НДТ проведено ее сравнение с рядовой технологией электролиза ВТ (таблицы 4.12 и 4.13).

Таблица 4.12 - Основные технические характеристики электролизеров ВТ

Технология	Сила тока, кА	Выход по току, %	Эффективность системы газоотсоса, %	Эффективность ГОУ, %
"ЭкоСодерберг"	172 - 176	88 - 91	До 97,5	>99
Рядовая ВТ	135 - 175	87,5 - 89	До 85,5	HF - 95 - 98, пыль, - 70 - 86, смолистые вещества - 66,5 - 83,5 (при использовании "сухой" ГОУ - >99)

Применение технологии "ЭкоСодерберг" позволяет увеличить силу тока и выход по току, повысить эффективность системы газоотсоса электролизеров.

В таблице 4.13 приведено сравнение удельных выбросов ЗВ для рядовой технологии электролиза ВТ и технологии электролиза "ЭкоСодерберг".

Таблица 4.13 - Сравнение выбросов маркерных загрязняющих веществ для предприятий с технологией электролиза ВТ

Технология	HF, кг/т Al	, кг/т Al	Пыль, кг/т Al	, кг/т Al	Смолистые вещества (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ), кг/т Al
"ЭкоСодерберг"	0,38	0,34	1,8 - 3,6	1,0*	0,89 - 1,38
Рядовая ВТ	1,20 - 2,11	1,3 - 2,8	11,0 - 16,9	1,5 - 2,3*	1,5 - 2,24
* При использовании второй, "мокрой" ступени ГОУ. При использовании только первой, "сухой" ступени ГОУ количество зависит от содержания серы в анодной массе.

Как видно из таблицы, средние удельные выбросы ЗВ для технологии "ЭкоСодерберг" значительно ниже, чем для рядовой технологии ВТ.

4.3.4 Электролиз в электролизерах с верхним подводом тока к аноду (ВТ) с использованием производственных систем

Описание технологии

Используемое оборудование - электролизеры ВТ всех марок.

Данная технология предусматривает применение следующих технических решений:

- мокрая или сухая газоочистка или их комбинация.

Для очистки отходящих от электролизеров ВТ газов может использоваться сочетание следующего газоочистного оборудования:

а) электрофильтр + мокрая доочистка в скрубберах или пенных аппаратах с эффективностью: по фтористому водороду - не менее 98%, по диоксиду серы - не менее 95%, по пыли и твердым фторидам - не менее 90%, по смолистым веществам - не менее 78% - 85%;

б) реактор + рукавный фильтр + мокрая доочистка в скрубберах или пенных аппаратах с эффективностью более 99%;

в) реактор + рукавный фильтр с эффективностью 99%

Данные технические решения направлены на сокращение выбросов ЗВ через трубы;

- применение анодной массы с пониженным содержанием связующего. Данное техническое решение направлено на сокращение первичного выделения смолистых веществ из электролизера;

- производственная система. Включает комплекс операционных мероприятий, направленных на сокращение времени разгерметизации электролизера, повышение эффективности системы газоотсоса и снижение выбросов через аэрационные фонари электролизных корпусов - источники выбросов, дающие наибольший вклад в загрязнение атмосферы.

Организационные мероприятия по оптимизации графиков технологических обработок, численности и специализации персонала электролизных корпусов, а также применение средств механизации и автоматизации позволят снизить время гашения анодных эффектов и их количество, снизить образование угольной пены, количество технологических обработок и время их проведения, что приводит к общему сокращению времени разгерметизации электролизера. Для снижения выделений смолистых веществ при перестановке анодных штырей на электролизере применяется герметизация лунок, образующихся после извлечения штыря с помощью заглушки (алюминиевой пробки), устанавливаемой в лунку на период коксования засыпанной перед этим подштыревой анодной массы. Также мероприятия производственной системы позволяют повысить эффективность горелочных устройств за счет оперативного выявления и устранения различных неисправностей в работе горелочного устройства.

Технология электролиза ВТ с использованием производственных систем внедрена на двух алюминиевых заводах Российской Федерации.

Сравнительные характеристики основных технологических параметров электролизеров ВТ с производственной системой и рядовых ВТ приведены в таблице 4.14. Сравнение удельных выбросов маркерных ЗВ для технологии ВТ с производственной системой и рядовой ВТ приведено в таблице 4.15.

Таблица 4.14 - Основные технические характеристики электролизеров ВТ

Технология	Сила тока, кА	Выход по току, %	Эффективность системы газоотсоса, %	Эффективность применяемых ГОУ, %
ВТ с производственной системой	167 - 170	87,7 - 90	89 - 93	HF - 98, пыль, - 90, смолистые вещества - 78 (при использовании "сухой" ГОУ - >99)
Рядовая ВТ	135 - 175	87,5 - 89	До 85,5	HF - 95-98, пыль, - 70 - 86, смолистые вещества - 66,5 - 83,5 (при использовании "сухой" ГОУ - >99)

Таблица 4.15 - Сравнение выбросов маркерных загрязняющих веществ для предприятий с технологией электролиза ВТ

Технология	HF, кг/т Al	, кг/т Al	Пыль, кг/т Al	, кг/т Al	Смол. вещества (включая бенз(а)пирен и другие ПАУ), кг/т Al
ВТ с производственной системой	1,2 - 1,4	1,3 - 1,88	6,85 - 9,11	1,5 - 2,3*	1,5 - 1,68
Рядовая ВТ	1,20 - 2,11	1,3 - 2,8	11,0 - 16,9	1,5 - 2,3*	1,5 - 2,24
* При использовании второй, "мокрой" ступени ГОУ. При использовании только первой, "сухой" ступени ГОУ количество зависит от содержания серы в анодной массе.

Применение технологии электролиза ВТ с производственной системой позволит увеличить силу тока и выход по току, повысить эффективность системы газоотсоса электролизеров по сравнению с рядовой технологией ВТ.

Из таблиц видно, что по экологическим показателям технология электролиза ВТ с использованием производственных систем уступает только технологии "ЭкоСодерберг". Учитывая, что технология "ЭкоСодерберг" может применяться не для всех марок электролизеров, технологию электролиза ВТ с использованием производственных систем можно рекомендовать в качестве ее альтернативы либо как первый этап перехода на технологию "ЭкоСодерберг".

4.4 Производство по выпуску алюминия и его сплавов с применением автоматизированных литейных линий

Описание технологии

Литейное производство является сопутствующим производству первичного алюминия и эксплуатируется на всех алюминиевых заводах Российской Федерации. Оборудование литейных отделений зависит от вида товарной продукции, выпускаемой на каждом конкретном заводе. Основное используемое оборудование - миксеры, литейные машины, плавильные печи. Оборудование литейных отделений из-за малых величин выбросов ЗВ не оснащается системами газоочистки, для отвода из рабочей зоны пылегазовоздушной смеси от оборудования литейных отделений могут быть предусмотрены местные отсосы.

Критериям НДТ для литейных отделений будет соответствовать современный уровень автоматизации производственных процессов, который применяется в настоящее время практически во всех литейных отделениях алюминиевых производств.

Удельные выбросы маркерных ЗВ, характеризующие технологию литейного производства принимаемой в качестве НДТ, составляют: пыль - 0,02 - 0,2 кг/т Al.