ИТС 11-2016 Производство алюминия

1 Статус документа

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее - справочник) является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Справочник разработан технической рабочей группой N 11, созданной приказом Росстандарта от 17 июля 2015 г. N 832 в редакции от 4 марта 2016 г. N 238.

Перечень организаций и их представителей, принимавших участие в разработке справочника, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".

Справочник представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

Справочник содержит описание применяемых при производстве алюминия технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, водопотребление, повысить энергоэффективность, ресурсосбережение. Среди описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся наилучшими доступными технологиями (НДТ). Для НДТ в справочнике установлены соответствующие ей технологические показатели.

4 Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

Справочник разработан на основе справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям "Наилучшие доступные технологии (НДТ). Справочный документ для промышленности цветных металлов" (Best Available Techniques (ВАТ) Reference Document for the Non-Ferrous Metals Industries) с учетом особенностей производства алюминия в Российской Федерации.

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве алюминия в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 года N 2178-р, приведена в разделе "Область применения".

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник утвержден приказом Росстандарта от 29 июня 2016 г. N 803.

Справочник введен в действие с 1 января 2017 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

     1.1 Общие сведения

Алюминий - химический элемент III группы периодической системы элементов Д.И.Менделеева, легкий и пластичный металл матово-серебристого цвета. Вследствие высокой химической активности алюминий в природе находится только в связанном виде.

Плотность (при нормальных условиях) - 2,69 г/см, электропроводность - 37х10 См/м.

Уникальные свойства алюминия:

- на воздухе моментально образует оксидную защитную пленку, которая способствует высокой коррозионной стойкости металла;

- низкая плотность при высокой прочности;

- неизменность свойств при низких температурах.

Алюминий обладает амфотерными свойствами, т.е. реагируя с кислотами, образует соответствующие соли, а при взаимодействии с щелочами - алюминаты. Эта особенность существенно расширяет возможности извлечения алюминия из руд различного состава. Алюминий растворяется в серной и соляной кислотах, а также в щелочах, но концентрированная азотная и органическая кислоты на алюминий не действуют.

Механические свойства алюминия в значительной степени зависят от количества примесей в алюминии, его предварительной механической обработки и температуры. С увеличением содержания примесей прочностные свойства алюминия растут, а пластичные снижаются, причем эти свойства проявляются даже при изменении чистоты алюминия от 99,5% до 99,0%.

Благодаря таким свойствам, как малая плотность, высокая теплопроводность, низкое электрическое сопротивление, высокая пластичность, коррозионная стойкость, алюминий получил исключительно широкое распространение в различных отраслях современной техники и играет важнейшую роль среди всех цветных металлов.

Чистый технический алюминий используется в электротехнике в качестве проводникового материала и для производства фольги. Основная часть алюминия применяется в виде литейных и деформируемых сплавов и сравнительно небольшое количество алюминия - в виде порошков.

К основным областям применения алюминия и его сплавов относятся аэрокосмическая промышленность, строительство, высокоскоростной железнодорожный и водный транспорт, автомобилестроение (корпуса двигателей, кузовные детали и трансмиссия), электротехника, машины и турбинная техника, упаковка пищевых продуктов и напитков, криотехника, пиротехника и ракетное топливо, пищевая промышленность.

Практически единственным методом получения металлического алюминия является электролиз криолитоглиноземного расплава. Основное сырье для этого процесса - глинозем () - получают различными гидрохимическими методами путем переработки минералов, содержащих соединения алюминия.

Современное получение алюминия осуществляется путем электролитического разложения глинозема (), растворенного в электролите (расплавленный криолит ()). Технологический процесс осуществляется при 950°С-965°С в электролизных ваннах (электролизерах). В целом процесс разложения глинозема в электролизерах можно представить в виде формул:

,

     
.

Суммарную реакцию можно записать в виде

или представить ее как сумму трех реакций:

,

     
,

     
.

Основным исходным сырьем криолит-глиноземного расплава являются глинозем (), фтористый алюминий () и криолит (). Кроме того, в электролите всегда присутствует фтористый кальций (), снижающий температуру кристаллизации электролита, что позволяет проводить процесс электролиза при более низкой температуре.

Технологический процесс в алюминиевом электролизере - сложный комплекс взаимосвязанных химических, физико-химических и физических процессов.

При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде - кислород. Алюминий, обладающий большей плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне электролизера, откуда его периодически извлекают.

Рентабельность производства алюминия определяется доступностью и ценой электроэнергии, наличием сырьевых компонентов и их качеством.

В таблице 1.1 представлены действующие в Российской Федерации предприятия алюминиевой промышленности, год ввода в эксплуатацию, производительность и применяемые технологии электролиза. Их географическое расположение представлено на рисунке 1.1.

Таблица 1.1 - Перечень предприятий алюминиевой промышленности Российской Федерации

_______________

Производство законсервировано.

В 2015 году начата реализация проекта по увеличению мощности производства.

В 2015 году начата реализация проекта по увеличению мощности производства.

     1.2 Сырье и материалы, использующиеся при производстве алюминия

Основным сырьем при производстве алюминия являются:

- глинозем ();

- угольная анодная масса (предварительно обожженные угольные блоки);

- фтористые соли, в том числе криолит искусственный технический ("свежий криолит"); фторид алюминия; криолит вторичный (флотационный, получаемый при флотации извлеченной из электролизера угольной пены, и регенерационный, получаемый при химической переработке растворов после их использования для орошения газоочистных аппаратов, либо пыли и шлама газоочистки и других твердых отходов).

Глинозем () представляет собой порошкообразный материал белого цвета с крупностью отдельных частиц в основном от 10 до 120 мкм. Фракционный состав глинозема зависит от свойств гидрата, условий его прокалки и других факторов и на практике колеблется в достаточно широких пределах. Температура плавления - 2050°С. Глинозем образует несколько полиморфных разновидностей фаз, имеющих одинаковый химический состав, но различное строение кристаллической решетки и, следовательно, различные физические свойства. Глинозем, используемый для производства алюминия, имеет следующие модификации: -фракция (корунд) - наиболее устойчивая форма оксида алюминия, получаемая при прокаливании гидрооксида алюминия при высокой температуре (1050°С-1200°С), обладает высокой твердостью, практически не гигроскопична, имеет малую удельную поверхность; переходные модификации , , , которые образуются при прокаливании гидроксида алюминия при температуре 500°С-1000°С. В отличие от -модификации, они имеют весьма развитую удельную поверхность, хорошо поглощают фторид водорода и воду. При дальнейшем их прокаливании при температуре 1050°С-1200°С они переходят в -модификацию.

Насыпная плотность глинозема - 0,9-1,1 г/см. Угол естественного откоса - 37,5°.

Для получения алюминия необходимой чистоты в глиноземе ограничивается содержание примесей оксидов железа и кремния. Жестко лимитируется содержание примесей оксидов титана, ванадия, хрома и марганца, влияющих на электропроводность получаемого металла, пятиокиси фосфора, которая отрицательно влияет на протекание технологического процесса.

Важное значение имеет ограничение содержания щелочных компонентов (едких щелочей, алюминатов и алюмосиликатов щелочных металлов), условно пересчитываемых при характеристике глинозема на содержание .

Глинозем, выпускаемый отечественной промышленностью, должен содержать, %: не более 0,02-0,05 ; 0,02-0,08 ; 0,01-0,03 ; 0,01-0,03 ZnO; 0,002.

Массовая доля щелочных компонентов - не более 0,4%-0,5%, а потери при прокаливании - не выше 0,8%. При большом содержании мелких фракций (~40 мкм до 60%) глинозем называют "мучнистым".

Разные марки глинозема, а также его крупность и фазовый состав в значительной мере определяются используемым сырьем и способом производства.

Глинозем "песчаного" типа характеризуется меньшим содержанием -фракции (25%), более крупным и однородным гранулометрическим составом. Такой глинозем обладает повышенной скоростью растворения в электролите, меньше пылит и отличается большей сорбционной способностью к фториду водорода. По содержанию вредных примесей он характеризуется столь же жесткими критериями, как и отечественный глинозем.

Отечественные алюминиевые заводы могут использовать в собственном производстве глинозем как "мучнистого", так и "песчаного" типа.

Трифторид алюминия технический () представляет собой порошкообразный материал белого, розового или серого цвета крупностью до 150-200 мкм. В ряде случаев содержание фракций ~100 мкм составляет 100%, иногда весь продукт представлен фракцией ~40 мкм.

При нагревании фторид алюминия возгоняется без плавления. Температура кипения - 1270°С. Продукт гигроскопичен, при температурах выше 350°С начинает активно взаимодействовать с влагой, образуя фторид водорода. В равновесных условиях, при температурах, близких к температуре процесса электролиза ~960°С, трифторид алюминия полностью разлагается водой.

Трифторид алюминия технический содержит не менее 88% (основное вещество). Содержание воды для разных сортов составляет от 1,0% до 3,5%. Содержание , соответственно, не превышает 0,5%-1,0%.

Трифторид алюминия в отечественной практике получают (в большинстве случаев) гидрохимическим способом путем варки гидроксида алюминия в плавиковой кислоте с последующей фильтрацией, сушкой и прокалкой (иногда в две стадии). Такой продукт отличается низкой насыпной массой (0,6-0,8 г/см), но содержит больше основного вещества (до 95%).

В зарубежной практике используют трифторид алюминия, получаемый "сухим" способом при взаимодействии в печах кипящего слоя газообразного фторида водорода с активным (-фракция) оксидом алюминия при температуре - 800°С. Такой продукт характеризуется большей насыпной массой 1,4-1,6 г/см, но более низким содержанием основного вещества.

Фторированный глинозем представляет собой отработанный после "сухой" газоочистки электролизных газов глинозем, возвращаемый в электролиз в качестве сырьевого компонента для замены свежего глинозема и снижения потребления фторсолей. Это порошкообразный материал серого цвета, крупность и содержание фракций в нем зависят от исходного свежего глинозема, применяемого для "сухой" ГОУ, которая оказывает незначительное влияние на его состав и свойства.

Отработанный фторированный глинозем, удаляемый из рукавных фильтров установок "сухой" газоочистки, кроме адсорбированного фтористого водорода содержит уловленную из электролизных газов пыль, содержащую твердые фториды, углерод и смолистые вещества (при очистке газов от электролизеров Содерберга).

Для фторированного глинозема характерны небольшие изменения угла естественного откоса, дисперсного состава, величины удельной поверхности и ряда других параметров. Увеличивается содержание примесей (, , , , , , CaO, MgO, MnO, , ZnO), однако эти изменения происходят в допустимых пределах, что подтверждается практикой эксплуатации установок сухой очистки газов. В наибольшей степени примесями обогащены мелкие фракции отработанного глинозема (<10 мкм).

Дисперсный состав фторированного глинозема по сравнению со свежим немного изменяется в сторону увеличения мелких фракций за счет смешения глинозема с электролизной пылью, а также измельчения более крупной фракции при транспортировке и обработке в реакторе (истирания). Увеличение доли мелких фракций может привести к некоторому увеличению расхода глинозема за счет его пыления. Также для снижения пыления в корпусе электролиза подачу отработанного глинозема в электролизеры целесообразно осуществлять через АПГ. В корпусах электролиза, где АПГ отсутствует, во избежание вторичного пылеуноса, а также вторичного образования HF в результате гидролиза фтористых соединений в случае перегрева фторированного глинозема в нижних слоях глиноземной засыпки на корке электролита рекомендуется засыпаемый на корку фторированный глинозем присыпать свежим глиноземом.

В процессе "сухой" газоочистки возможно улавливание глиноземом диоксида серы (). Для уменьшения степени улавливания глиноземом целесообразно применять рециркуляцию глинозема в соответствии с технологическим регламентом на проектирование установки.

При адсорбции фтористого водорода глиноземом в установках "сухой" ГОУ происходит изменение структуры последнего, атомы фтора входят в кристаллическую решетку , происходит практически полное замещение атомов кислорода атомами фтора в решетке . Таким образом, использование в технологии электролиза фторированного глинозема позволяет существенно сократить расход фторсолей. Экономия свежего фтористого алюминия при использовании фторированного глинозема может составлять от 6 до 11 кг/т AI.

Исследование потерь фтора при термообработке фторированных глиноземов показало, что фторированный глинозем можно возвращать на корку электролита без опасения вторичного загрязнения фтористым водородом воздуха рабочей зоны.

Отработанный фторированный глинозем с "сухих" ГОУ корпусов электролиза Содерберга, загрязненный смолистыми веществами, при загрузке в электролизеры также не оказывает отрицательного влияния на технологию электролиза и атмосферу в корпусе. Смолистые вещества, содержащиеся в отработанном глиноземе, при загрузке его в электролизеры не выделяются в атмосферу, а разрушаются в результате сгорания.

Криолит искусственный технический . В производственной терминологии "свежий криолит" - фторалюминат натрия переменного состава . Содержит не менее 54 вес. % фтора; модуль в пределах 1,5-3,0; - 0,5%-1,0%; вода - 0,2%-0,8%.

В зависимости от криолитового модуля состоит:

- при 1,7-3,0 - из смеси криолита () и хиолита ();

- при 1,7 - из смеси криолита (), хиолита () и необезвоженного кристаллогидрата трифторида алюминия ().

Криолит () представляет собой порошок белого цвета крупностью до 150 мкм. Температура плавления криолита - 1010°С.

С увеличением модуля криолита увеличивается температура его плавления, снижается летучесть и склонность к гидролизу.

Вторичный криолит выпускается алюминиевыми заводами при переработке газообразных и твердых отходов. В зависимости от вида исходного сырья и способа его переработки различают регенерационный и флотационный криолит.

Криолит регенерационный получают из фтористого водорода, содержащегося в анодных газах, либо из твердых отходов (пыль, отработанная футеровка) путем химической обработки. Он представляет собой порошок белого или серого цвета, по химическому составу - криолит с модулем ~2,8. Основной вредной примесью является сера в виде двойной соли с содержанием до 4%. Содержание фтора - не менее 43%, влаги - до 1%. Натрийсодержащие примеси требуют повышенного расхода трифторида алюминия, что сопровождается его гидролизом и загрязнением атмосферы фторидом водорода.

Криолит флотационный получают при флотации угольной пены, извлеченной из электролита действующих электролизеров. Он представляет собой порошок серого цвета. По химическому и фазовому составу не отличается от электролита, однако несколько обогащен углеродом и оксидом алюминия.

Вовлечение в производство продуктов регенерации фторидов позволяет уменьшить потребление свежих солей.

Анодная масса и обожженные аноды . Сырьем для производства анодной массы и обожженных анодов служат электродные каменноугольные пеки и электродные коксы (нефтяные или пековые). Выбор этих видов сырья является неслучайным.

Во-первых, они обладают низкой зольностью (менее 0,5%), что особенно важно при электролитическом производстве алюминия. Известно, что вредные металлические примеси (железо, кремний, медь, цинк и другие) полностью переходят в электролитический алюминий, снижая его качество.

Во-вторых, анод, образованный из этих материалов, обладает высокой электропроводностью, без чего невозможен подвод тока к зоне электрохимической реакции.

В-третьих, комбинация твердого кокса (наполнителя) и жидкого пека (связующего) позволяет формировать композиционную структуру, физико-механические свойства которой после спекания существенно превосходят как свойства кокса, так и пека по отдельности.

В-четвертых, эти материалы после термообработки обладают исключительно высокими термостойкими свойствами, достаточными для работы в химически агрессивной среде и при температуре 950°С-1000°С.

Анодная масса используется для технологии производства алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами (электролизеры Содерберга). В этом случае угольный анод формируется непосредственно на электролизере и процесс электролиза сопровождается процессом коксования пекококсовой композиции (анодной массы). В анодный кожух электролизера загружают массу, где она расплавляется и по мере сгорания анода, перемещаясь в более горячие зоны, подвергается коксованию. Полученный спеченный массив и представляет собой анод.

Обожженные анодные блоки формируются в специальных цехах и готовыми монтируются на электролизерах, работающих по технологии производства алюминия с предварительно обожженными анодами.

Пеки различаются по маркам в зависимости от температуры размягчения. С повышением температуры размягчения снижается содержание легких фракций, возрастает выход коксового остатка, в результате чего при коксовании анода уменьшается выделение газообразных и жидких продуктов, являющихся источниками образования канцерогенов.

В качестве твердого наполнителя в анодной массе используются нефтяные и пековые коксы, причем первые - в преобладающем количестве. Нефтяные коксы лучше взаимодействуют со связующим (пеком). К составу и качеству электродных коксов предъявляется ряд требований. Для производства анодов и анодной массы требуется прокалка кокса для удаления влаги и части летучих веществ. Содержание в коксах золы и серы должно быть минимальным, так как химические элементы, из которых состоит зола, при электролизе криолитоглиноземных расплавов переходят в металл и ухудшают его качество. Содержание оксида натрия в коксах не должно превышать 0,01%-0,06%, так как повышенное его содержание вызывает резкое увеличение окисляемости и осыпаемости анодной массы.

Одним из ключевых показателей качества кокса могут служить их объемно-структурные характеристики. Они могут выражаться через объемную (кажущуюся) плотность зерен, а также через насыпную плотность прокаленного кокса той или иной фракции. Объемно-структурный анализ позволяет сразу же выделить коксы с плотной структурой, пригодной для анодного производства, и не допустить легкие, пористые коксы с низкими физическими свойствами.

     1.3 Анализ приоритетных проблем отрасли

Промышленное производство алюминия в России началось в начале 30-х годов XX века. Для организации промышленного производства алюминия требовались сырье и дешевая электроэнергия. В то время в России было известно лишь Тихвинское месторождение бокситов. В 1928-1930 гг. в Санкт-Петербурге были проведены исследования по отработке технологии переработки этих бокситов на глинозем и выбору оптимальной конструкции электролизера для первых алюминиевых заводов. Результаты этих работ были заложены в основу для проектирования Волховского алюминиевого завода.

Важнейшее значение для организации отечественного производства алюминия имело принятие и реализация плана ГОЭЛРО (Государственная электрофикация России), что позволило обеспечить строящиеся заводы дешевой электроэнергией. В 1931 году образован Всесоюзный алюминиево-магниевый институт (ВАМИ), а в последующие годы - Всероссийский институт легких сплавов (ВИЛС).

Первая промышленная партия алюминия была получена на Волховском алюминиевом заводе 14 мая 1932 г. Этот день считается днем рождения алюминиевой промышленности России.

С открытием крупнейшего в мире месторождения апатито-нефелиновых руд на Кольском полуострове встал вопрос об использовании нефелинов в качестве сырья для получения глинозема. В начале 50-х годов XX века в глиноземном цехе Волховского алюминиевого завода была успешно решена проблема получения из нефелинового концентрата глинозема, соды, поташа и портландцемента.

Строительство алюминиевых и глиноземных заводов в России определялось близостью к дешевой электроэнергии, сырьевой базе и источникам водопотребления.

В 1931 году на Урале были открыты месторождения бокситов, в совокупности образующих Северо-Уральский бокситовый район, который в дальнейшем стал сырьевой базой алюминиевой промышленности Урала. В 1939 году состоялся пуск Уральского алюминиевого завода мощностью 70 тыс. т глинозема и 25 тыс. т алюминия.

В годы Великой Отечественной войны для обеспечения возросших потребностей оборонной промышленности было принято решение об увеличении мощностей по производству алюминия на Уральском заводе, а также о строительстве Богословского и Новокузнецкого алюминиевых заводов.

В послевоенный период алюминиевая промышленность России продолжала интенсивно развиваться за счет ввода новых и расширения действующих мощностей.

В 1950-е годы введены в эксплуатацию Кандалакшский, Надвоицкий и Волгоградский алюминиевые заводы, а также Пикалевский глиноземный завод - комплексное предприятие по переработке кольских нефелиновых концентратов.

В 1960-1970-е годы были построены Иркутский, Красноярский и Братский алюминиевые заводы, а также Ачинский глиноземный комбинат.

В 1985 году был введен в эксплуатацию Саяногорский алюминиевый завод, а в 2006-м - его вторая очередь - Хакасский алюминиевый завод (ХАЗ). В 2015 году ХАЗ реорганизован и присоединен к Саяногорскому алюминиевому заводу.

Таким образом, большая часть предприятий алюминиевой промышленности Российской Федерации эксплуатируются более 30 лет.

Многие из алюминиевых и глиноземных заводов стали бюджетообразующими предприятиями: Волховский, Кандалакшский, Богословский, Надвоицкий, Саяногорский и Иркутский алюминиевые заводы, Пикалевский и Ачинский глиноземные заводы.

В мире основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие от 32% до 60% глинозема (). К важным алюминиевым рудам относят также алуниты и нефелины.

По мировым меркам Россия обладает незначительными запасами промышленных бокситов - около 400 млн т, что составляет менее 0,7% мировых запасов. При этом большинство отечественных месторождений в значительной степени выработаны. Кроме того, российские месторождения содержат в основном не бокситы, а нефелины, а они - более худшее сырье для производства глинозема, чем бокситы.

Крупнейший производитель алюминий-содержащего сырья в России - Северо-Уральские бокситовые рудники. Они до последнего времени обеспечивали Россию лучшим сырьем при достаточно высоком уровне добычи. Основные запасы рудников находятся в районе г.Североуральска (Свердловская область) на глубине более полукилометра. В настоящее время старые шахты практически выработаны. Бокситы добываются с глубины 700-800 м и имеют очень высокую себестоимость. В 2015 году был осуществлен ввод в эксплуатацию новой шахты "Черемуховская Глубокая" глубиной более полутора километров.

Ввиду слабости собственной сырьевой базы российские производители алюминия в значительной мере ориентируются на привозной глинозем. Традиционные поставщики глинозема в Россию - Украина и Казахстан - намерены расширять собственные производства алюминия, и, следовательно, у них будет меньше свободного сырья для экспорта в Россию. Аналогичная ситуация и в дальнем зарубежье: Австралия, крупнейший в мире экспортер бокситов, тоже постепенно увеличивает собственное производство алюминия, сокращая тем самым возможности поставки сырья на мировой рынок.

Одним из решений задачи обеспечения ресурсами российских производителей алюминия является разработка новых отечественных месторождений. Наиболее перспективным на сегодняшний день является Средне-Тиманское месторождение низкокачественных бокситов в Республике Коми. Общие запасы на Тимане, по различным оценкам, составляют от 260 до 360 млн т. Одним из достоинств месторождения является то, что его разработку можно вести открытым способом, а это снижает себестоимость добычи на 15%-20% по сравнению с шахтными разработками. Главным препятствием для освоения месторождения является полное отсутствие инфраструктуры. Однако разработка одного Средне-Тиманского месторождения не решит проблему обеспечения отечественным глиноземом всех российских производителей. В ближайшее время импорт бокситов и глинозема неизбежен, что делает алюминиевую промышленность Российской Федерации зависимой от зарубежных поставщиков.

Производство алюминия в криолит-глиноземном расплаве сопровождается выделением ряда ЗВ 1-4 классов опасности: фтористых соединений, диоксида серы, пыли, смолистых веществ. Количество образования ЗВ зависит от применяемых исходных сырьевых материалов, технологии и условий протекания процесса электролиза. Поиск путей снижения образования и обезвреживания ЗВ является одной из основных задач алюминиевой отрасли.

Одним из основных сырьевых компонентов в производстве алюминия является нефтяной кокс - продукт нефтеперерабатывающей промышленности, использующийся для производства анодов электролизеров. Спрос на нефтяной кокс, пригодный для изготовления анодов, постоянно растет. Повышение мировых показателей содержания серы и металлов в коксе затрудняет производство анодов с сохранением требуемых показателей качества. Значительное количество производимого в мире зеленого кокса, характеризующегося допустимым содержанием примесей, является очень мелким и отличается высокими показателями содержания летучих горючих веществ. Этот кокс не может подвергаться прокалке во вращающихся печах, использующихся при прокалке на алюминиевых заводах Российской Федерации, поскольку применение данной технологии приводит к снижению производительности, качества прокаленного кокса и потерь при прокаливании. Кроме ухудшающейся сырьевой базы сырого кокса, отечественная промышленность испытывает недостаток прокалочных мощностей, что также ставит предприятия отрасли в зависимость от зарубежных поставщиков прокаленного кокса и влияет на качество производимых анодов.

Повышение содержания серы в коксах влечет за собой его увеличение в анодах алюминиевого производства, что приводит к увеличению эмиссий диоксида серы на отечественных заводах. При использовании газоочистных аппаратов для улавливания диоксида серы (мокрых скрубберов, пенных аппаратов) неизбежно повышение расхода соды на его улавливание, и, как следствие, увеличение количества улавливаемого влечет за собой повышение количества сульфатов и растворов газоочистки, подлежащих выводу на шламовые поля.

Утилизация отходов производства - одно из важнейших направлений отрасли. Основными крупнотоннажными отходами производства глинозема и алюминия являются красный и нефелиновый шлам, отходы катодной футеровки электролизеров. В России многие годы практикуется в основном прямое использование отработанной угольной футеровки в черной металлургии: при производстве стали в мартеновских печах, конвертерах и электропечах.

К настоящему времени разработано более 300 способов переработки отработанной угольной футеровки. Большинство из них не получило промышленного развития главным образом по причине их низкой экономической эффективности.

Производственными отходами глиноземных заводов являются отвальные шламы (красные или нефелиновые), представляющие собой твердый остаток бокситов или нефелинов после извлечения из них глинозема. Нефелиновые шламы в алюминиевой промышленности Российской Федерации являются наиболее крупной составляющей в суммарной массе образуемых ее предприятиями промышленных отходов. Технологией комплексной переработки нефелинового сырья предусматривается его использование как основного компонента шихты для производства цементного клинкера, что существенно сокращает себестоимость не только глинозема, но и цемента.

Растущие цены на электроэнергию, недоступность собственного сырья, а также ужесточение экологических норм приводят к остановке или закрытию алюминиевых заводов не только в Западной Европе, но и в Российской Федерации. Поскольку алюминиевая промышленность является источником выделения в атмосферу ЗВ, особенно актуальными в настоящее время являются вопросы обеспечения экологической безопасности производства алюминия. В связи с этим в алюминиевой отрасли встает вопрос не только о применении наиболее экономически малозатратных технологий получения алюминия, но и технологий, которые отвечали бы современным требованиям по охране окружающей среды.

Таким образом, современная тенденция развития алюминиевой отрасли - поиск и внедрение высокоэффективных технологий производства алюминия с обеспечением экологической безопасности.

     2.1 Производство глинозема

Способы производства глинозема из различных видов сырья (минералов), содержащего алюминий, основаны на получении алюминатных растворов и их свойстве самопроизвольно разлагаться при снижении температуры и концентрации на гидроксид алюминия и щелочь. Прокаливая гидроксид алюминия при температуре 1000°С-1200°С, получают глинозем.

Наиболее широкое применение в промышленности нашел разработанный К.Байером щелочной гидрохимический способ, с помощью которого, как правило, перерабатывают лишь высокосортные бокситы с малым содержанием кремнезема - бокситы с кремниевым модулем (соотношение и по массе) выше 6. После подготовки сырья (дробление и размол боксита) осуществляют его обработку щелочно-алюминатным раствором - процесс выщелачивания, в результате которого из боксита извлекается оксид алюминия, переходящий в раствор с концентрацией 250-300 г/л. При этом в осадок выпадают нерастворимые соединения, содержащиеся в боксите, - так называемый красный шлам. Последующие процессы производства связаны с отделением и очисткой алюминатного раствора от красного шлама и промывкой последнего для более полного извлечения алюминатного раствора.

Бокситы с кремниевым модулем ниже 6 и другие виды высококремнистого сырья, пригодного для производства глинозема (нефелины, алуниты, каолины), перерабатывают или по способу спекания, или комбинированному способу - сочетание способа Байера со способом спекания.

Способ спекания основан на термической обработке смеси алюмосиликатной руды с известняком с целью перевода практически всего оксида алюминия из сырья в растворимую форму в спеке (алюминат натрия) и связывании диоксида кремния сырья в нерастворимую форму (двукальциевый силикат).

Способ Байера - самый экономичный, но его применение ограничивается качеством и количеством боксита; способ спекания является наиболее затратным, но более универсальным и пригоден для любого вида сырья.

На действующих российских предприятиях, выпускающих глинозем, применяются все из перечисленных технологий. На Ачинском глиноземном комбинате и Пикалевском глиноземном заводе ("Базэл Цемент Пикалево") перерабатывается нефелиновое сырье. Технология производства глинозема, основанная на спекании нефелина с известняком (рисунок 2.1, таблица 2.1), предусматривает комплексную переработку сырья - на глинозем, соду и цемент.

     2.2 Производство анодов и анодной массы

В зависимости от типа используемого электролизера в качестве анодных материалов используется анодная масса или предварительно обожженные аноды.

Анодные материалы являются одним из ключевых элементов в технологии электролитического производства алюминия. Угольные аноды или анодную массу для выплавки первичного алюминия, как правило, производят на том же алюминиевом заводе, что и сам металл. Хотя в некоторых случаях их могут производить на отдельных анодных фабриках.

Сырьем для производства анодной массы и анодов служат каменноугольный пек (связующий материал) и нефтяной кокс с низким содержанием зольных примесей (наполнитель). Современное анодное хозяйство представляет собой крупное производство с разветвленной транспортно-технологической схемой и автоматизированной системой управления технологическими процессами.

     2.3 Производство первичного алюминия

Алюминий производится путем электролитического восстановления оксида алюминия (глинозема), растворенного в расплавленном электролите (криолите) при температуре приблизительно 960°С. В состав электролизера входит углеродный катод, изолированный огнеупорными кирпичами по внутренней поверхности прямоугольного стального кожуха, и углеродные аноды, прикрепленные к электропроводящей анодной балке и погружаемые в раствор. Электролизеры соединены последовательно и образуют серию электролизеров. Постоянный ток подается с анодов через электролит и слой металла на катод, а затем - по комплекту проводников, известных как "ошиновка", на следующий электролизер.

Жидкий алюминий оседает на катоде электролизера. Расплавленный металл периодически извлекается из электролизеров спецковшами и передается в литейное отделение для получения товарной продукции. В процессе электролиза кислород из глинозема реагирует с углеродным анодом и образует диоксид углерода и монооксид углерода. Таким образом, в ходе этого процесса происходит непрерывный расход углеродных анодов.

Основным сырьем для получения алюминия служат: глинозем, фтористые соли (криолит, фтористый алюминий) и обожженные аноды или анодная масса.

Схемы производства алюминия в электролизерах с обожженными анодами, в электролизерах с боковым и верхним токоподводами представлены на рисунках 2.5-2.7.

     2.3.1 Виды электролизеров и технологий электролиза

Промышленное получение алюминия как в России, так и во всем мире осуществляется в электролизерах, различающихся по конструкции и единичной мощности. В настоящее время применяются следующие технологии электролиза:

- технология производства алюминия на электролизерах с предварительно обожженными анодами (технология электролиза ОА);

- технология производства алюминия на электролизерах с самообжигающимися анодами (или электролизеры Содерберга).

Электролизеры с самообжигающимися анодами различаются также по принципу подвода тока к аноду, с боковым и верхним токоподводом (технологии электролиза БТ и ВТ соответственно).

На электролизерах ВТ токоподводящие штыри устанавливают вертикально на высоту, обеспечивающую их запекание при опускании анодного массива. При достижении нижним концом штыря расстояния от подошвы анода, определяемого безопасным ведением процесса (минимальное расстояние от штыря до подошвы анода - не менее 20 см), штырь раскручивается и извлекается из тела анода.

Катодное устройство электролизера ВТ состоит из стального кожуха, футерованного внутри угольными подовыми блоками и боковыми плитами, огнеупорными и теплоизоляционными материалами. В нижнюю часть подовых блоков перед их установкой в электролизер заливают чугуном стальные стержни - блюмсы, служащие для отвода тока от подины. Швы между подовыми блоками и периферийный шов набивают подовой массой.

Анодное устройство электролизера ВТ состоит из угольного анода, помещенного в стальной кожух, анодной шины и анодных штырей, служащих для подвески анода и подвода тока. В нижней части анодного кожуха по его периметру на специальном поясе подвешен газосборный колокол, собранный из чугунных литых секций. Колокол подвешивается на уголок (пояс) анодного кожуха и служит газосборником, собирающим из-под анода смесь газов. На рисунке 2.8 представлена конструкция электролизера ВТ.

     3.1 Производство глинозема

     3.3 Производство первичного алюминия

     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).

     5.1 Производство глинозема

     НДТ 1. Производство глинозема из бокситов комбинированным способом (параллельная схема Байер-спекания) с долей ветви спекания не более 20%

НДТ на переделах производства глинозема из бокситов комбинированным способом предусматривает использование приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.1 и 4.1.1).

Технологические показатели выбросов для НДТ 1 приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Технологические показатели выбросов в атмосферу и образования отходов для НДТ 1

Применимость НДТ 1

Возможно применение технологии на новом предприятии, при модернизации действующего предприятия.

     НДТ 2. Технология производства глинозема спеканием нефелинов

НДТ 2 предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.1 и 4.1.2).

Технологические показатели выбросов для НДТ 2 приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Технологические показатели выбросов для НДТ 2

Применимость НДТ 2

Модернизация действующего предприятия.

     5.2 Производство анодов и анодной массы

     НДТ 3. Производство анодной массы для самообжигающихся анодов

НДТ 3 при производстве анодной массы предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.2 и 4.2.1).

Технологические показатели выбросов для НДТ 3 приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Технологические показатели выбросов для НДТ 3

Применимость НДТ 3

Возможно применение технологии при модернизации действующего предприятия.

     НДТ 4. Производство обожженных анодов

НДТ при производстве обожженных анодов предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.2 и 4.2.2).

Технологические показатели выбросов для НДТ 4 приведены в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Технологические показатели выбросов для НДТ 4

Применимость НДТ 4

Возможно применение технологии на новом предприятии и при модернизации действующего предприятия.

     5.3 Производство первичного алюминия

     НДТ 5. Электролиз в электролизерах с предварительно обожженными анодами первого поколения (мощностью до 300 кА)

НДТ при производстве алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами первого поколения (мощностью до 300 кА) предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.3 и 4.3.1).

Технологические показатели выбросов для НДТ 5 приведены в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Технологические показатели выбросов для НДТ 5

Применимость НДТ 5

Возможно применение технологии при модернизации действующего предприятия.

     НДТ 6. Электролиз в электролизерах с предварительно обожженными анодами второго поколения (мощностью 300 кА и выше)

НДТ при производстве алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами второго поколения (мощностью 300 кА и выше) предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.3 и 4.3.1).

Технологические показатели выбросов для НДТ 6 приведены в таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Технологические показатели выбросов для НДТ 6

Применимость НДТ 6

Возможно применение технологии на новом предприятии и при модернизации действующего предприятия.

     НДТ 7. Электролиз в электролизерах Содерберга с боковым подводом тока к аноду (БТ) и шторными укрытиями

НДТ при производстве алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами и боковым токоподводом предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.3 и 4.3.2).

Технологические показатели выбросов для НДТ 7 приведены в таблице 5.7.

Таблица 5.7 - Технологические показатели выбросов для НДТ 7

Применимость НДТ 7

Возможно применение технологии на действующем предприятии.

     НДТ 8. Электролиз в электролизерах с верхним подводом тока к аноду (ВТ) с использованием производственной системы

НДТ 8 при производстве алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом с использованием производственной системы предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.3 и 4.3.4).

Технологические показатели выбросов для НДТ 8 приведены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 - Технологические показатели выбросов для НДТ 8

Применимость НДТ 8

Возможно применение технологии при модернизации действующего предприятия.

     НДТ 9. Электролиз в электролизерах с верхним подводом тока к аноду (ВТ) по технологии "Экологический Содерберг" ("ЭкоСодерберг")

НДТ 9 при производстве алюминия в электролизерах с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом по технологии "ЭкоСодерберг" предусматривает применение приведенных ниже методов/оборудования (см. 3.3 и 4.3.3).

Технологические показатели выбросов для НДТ 9 приведены в таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Технологические показатели выбросов для НДТ 9

Применимость НДТ 9

Возможно применение технологии при модернизации действующего предприятия.

     5.4 Литейное производство

     НДТ 10. Производство по выпуску алюминия и его сплавов с применением автоматизированных литейных линий

НДТ литейного производства, ресурсосбережения, снижения выбросов загрязняющих веществ и образования отходов предусматривает применение современного уровня автоматизации производственных процессов (см. 3.4 и 4.4).

Технологические показатели выбросов для НДТ 10 приведены в таблице 5.10.

Таблица 5.10 - Технологические показатели выбросов для НДТ 10

Применимость НДТ 10

Возможно применение технологии на новом предприятии и при модернизации действующего предприятия.

     Раздел 6. Экономические аспекты реализации наилучших доступных технологий

Экономические аспекты реализации НДТ рассмотрены с точки зрения затрат на природоохранное оборудование и модернизацию действующих алюминиевых производств.

Методы, применяемые для очистки отходящих газов, образующихся как в сопутствующих производствах, так и при производстве первичного алюминия, направлены прежде всего на улавливание пыли и газообразных веществ, включая HF и твердые фториды. Примерами широко применяемых газоочистных систем/оборудования являются электрофильтр, рукавный фильтр, циклон, сухая газоочистка (реактор + рукавный фильтр), "мокрые" скрубберы и т.д. Данные о затратах на природоохранное оборудование, используемое при производстве алюминия, приведены в таблицах 6.1-6.6.

В данных о затратах не учтена стоимость вспомогательного оборудования ГОУ и стоимость строительно-монтажных работ (СМР).

Таблица 6.1 - Электрофильтры

Назначение. Очистка отходящих газов печей кальцинации, печей спекания, вращающихся печей обжига известняка в производстве глинозема. Очистка газов прокалочных печей и аспирации производства анодной массы.

Таблица 6.2 - Циклоны

Назначение. Улавливание пыли кокса из вентвыбросов, отведенных аспирационно-техническими устройствами от поточно-транспортных узлов, складов, дробильно-размольного отделения производства анодной массы.

Таблица 6.3 - Рукавные фильтры

Назначение. Очистка от пыли сбросного (аспирационного) воздуха от мест пересыпки при транспорте сыпучих материалов, сухом измельчении и помоле в цехах приготовления шихты, спекания, кальцинации и обжига известняка. Улавливание пыли кокса из вентиляционных выбросов, отведенных аспирационно-техническими устройствами от поточно-транспортных узлов, складов, дробильно-размольного отделения производства анодов и анодной массы.

Таблица 6.4 - "Сухая" ГОУ смесильно-прессового отделения анодного производства

Назначение. Очистка от пыли и возгонов каменноугольного пека в смесильно-прессовом отделении анодного производства.

Таблица 6.5 - "Сухая" ГОУ печей обжига анодов

Назначение. Очистка от пыли и возгонов каменноугольного пека от печей обжига анодов.

Таблица 6.6 - "Сухая" ГОУ корпусов электролиза

Назначение. Очистка от пыли, фторидов, смолистых веществ.

Ориентировочный уровень капитальных затрат на модернизацию существующей технологии Содерберга представлен в таблице 6.7.

Таблица 6.7 - Ориентировочный уровень капитальных затрат на модернизацию технологии Содерберга

Конверсия технологии Содерберга на технологию производства алюминия с использованием обожженных анодов потребует не менее $2-4 тыс. капитальных вложений на 1 т алюминия. С учетом текущего уровня цен, рентабельности производства, сроков модернизации и стоимости заемных средств такой проект не будет окупаться.

Перевод технологии Содерберга с верхним токоподводом на технологию "ЭкоСодерберг" потребует не менее $125 на 1 т алюминия. Учитывая масштабы внедрения технологии "ЭкоСодерберг" с верхним токоподводом на российских предприятиях (более 60% российского производства алюминия), ее модернизация предусматривает:

1. 1) наряду с использованием "сухой" газоочистки, автоматического питания глиноземом, анодной массы с пониженным содержанием связующего внедрение производственной системы (НДТ 9);

2. 2) переход на технологию "Экологический Содерберг" с учетом регламентных сроков капитального ремонта электролизеров (НДТ 8).

     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:

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

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

- 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:

.

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:

- пыль - до 2 кг/т AI;

- фтористый водород - до 0,3 кг/т AI;

- твердые фториды - до 0,4 кг/т AI.

     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* 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 от печей глиноземного производства в атмосферу до 70%.

_______________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

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

Перспективными технологиями следует также считать применение современного газоочистного оборудования - электрофильтров и рукавных фильтров, обеспечивающих концентрацию пыли в выбросе менее 50 мг/нм, 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.

Заключительные положения и рекомендации

В справочнике приведено описание применяемых в настоящее время и перспективных технологических процессов при производстве первичного алюминия и сопутствующих ему видах деятельности - производстве глинозема, анодов и анодной массы, литейном производстве. Для технологий определены маркерные вещества, и из числа технологий выделены наилучшие доступные для данной области, включая соответствующие параметры экологической результативности, ресурсо- и энергоэффективности, а также экономические показатели.

Окончательный состав технической рабочей группы 11 "Производство алюминия" был утвержден приказом Росстандарта от 4 марта 2016 г. N 238.

В публичном обсуждении проекта настоящего Справочника (06.04.2016-06.05.2016) принимали участие следующие организации:

1. 1. ОК РУСАЛ (алюминиевый дивизион, глиноземный дивизион, дирекция новых проектов);

2. 2. ФГУП "РосНИИВХ";

3. 3. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор);

4. 4. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет);

5. 5. Федеральное агентство водных ресурсов (Росводресурсы).

Полученные замечания рассмотрены рабочей группой и частично учтены при доработке справочника.

Экспертиза проекта Справочника была проведена профильным техническим комитетом по стандартизации ТК 113 "Наилучшие доступные технологии".

     Б.1 Перечень маркерных веществ

     Б.2 Перечень технологических показателей

     В.2 Основные технологические процессы, связанные с использованием энергии

     В.3 Уровни потребления

Уровни потребления энергоресурсов при производстве глинозема и первичного алюминия приведены в таблицах Б.3.1 и Б.3.2 соответственно.

Таблица В.3.1 - Расход энергоресурсов при производстве глинозема

Таблица В.3.2 - Расход электроэнергии при производстве первичного алюминия

     В.4 Наилучшие доступные технологии, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Основным аспектом повышения энергоэффективности является применение на новых предприятиях НДТ 6 "Электролиз в электролизерах с предварительно обожженными анодами второго поколения (мощностью 300 кА и выше)", характеризующейся наиболее высоким выходом по току (см. таблицу В.2.1, ОА второго поколения) и минимальным расходом электроэнергии (см. таблицу В.3.2).

     В.5 Экономические аспекты реализации НДТ, направленные на повышение энергоэффективности и оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

Себестоимость производства алюминия определяется текущими ценами на сырьевые компоненты и электроэнергию.

Около 30% от стоимости алюминия-сырца приходится на сырьевые продукты, прежде всего на глинозем. Слабая отечественная сырьевая база (отсутствие качественных бокситов для производства основного сырьевого компонента - глинозема) ориентирует алюминиевые заводы на его закупки из-за рубежа. Одним из решений задачи обеспечения ресурсами российских производителей алюминия является разработка новых отечественных месторождений.

Себестоимость производства алюминия формируется из комплекса составляющих, среди которых наибольший вес имеют затраты на электроэнергию (около 35%). В результате тарифы энергетических компаний играют огромную роль в развитии алюминиевой отрасли в разных странах.

Самый высокий уровень тарифов на электроэнергию наблюдается в Китае, самые низкие затраты на электроэнергию - у производителей алюминия в странах Ближнего Востока и в Канаде. Россия входит в список стран с самыми высокими энерготарифами.

С целью снижения затрат на электроэнергию производители алюминия увеличивают долю использования экологичных возобновляемых энергоресурсов, таких как гидроэлектроэнергия. Более половины производимого в мире алюминия выпускается с использованием энергии, вырабатываемой ГЭС. Ее ключевые преимущества - неисчерпаемость и безвредность для окружающей среды. Российская алюминиевая отрасль уже является лидером в области использования экологичных энергоресурсов: более 80% производимого в стране алюминия выпускается с помощью гидроэлектроэнергии.

Основными направлениями снижения расхода сырьевых компонентов являются: снижение потерь при транспортировке, повышение качества сырьевых компонентов, совершенствование процесса электролиза. Снижение удельного расхода электроэнергии достигается путем повышения выхода по току, которое обеспечивается внедрением автоматизированных систем управления процессом, рациональной конструкцией электролизера и его обслуживанием.

Доля энергоресурсов в себестоимости глинозема зависит от вида применяемого сырья и составляет от 30% до 50%.

Основным направлением уменьшения потребления энергоресурсов в глиноземном производстве является снижение удельного расхода топлива, например при установке печей кальцинации циклонного типа (снижение до 30%), установке холодильников кипящего слоя к вращающимся печам кальцинации (снижение до 20%).

Реализация НДТ в алюминиевой отрасли (включая производство глинозема) обеспечивает не только повышение экологической эффективности производства, но и одновременно приводит к сокращению потребления энергоресурсов, а следовательно, и снижению себестоимости продукции.

     В.6 Перспективные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, оптимизацию и сокращение ресурсопотребления

1. Биргер М.И., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И. и др. "Справочник по пыле- и золоулавливанию". Энергоатомиздат, 1983 г.

2. Борисоглебский Ю.В., Галевский Г.В., Кулагин Н.М., Минцис М.Я., Сиразутдинов Г.А. Металлургия алюминия. Новосибирск, 1999 г.

3. Буркат В.С., Друкарев В.А. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия. СПб, 2005 г.

4. Друкарев В.А. Проблемы использования фторсодержащего сырья в производстве алюминия электролизом криолито-глиноземных расплавов // Цветные металлы, 1997 г.

5. Друкарев В.А., Доброхотов В.Б., Цыплаков А.М., Тимченко Б.И., Клецко Н.Л., Дробнис В.Ф. Баланс анодного материала на электролизерах различного типа // Труды ВАМИ. Производство алюминия. 1973 г.

6. Технология коллоидного анода, произведенного на основе механоактивации смеси кокса и пека. В.К.Фризоргер, Д.А.Виноградов, Е.Н.Маракушина, Е.Н.Чичук, М.И.Крак, М.В.Голубев, К.Ю.Перминов, А.М.Константинов, А.Н.Анушенков, Э.М.Гильдебрандт.

7. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров. Москва, 2001 г.

8. Федеральный закон от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды".

9. Федеральный закон от 4 мая 1999 г. N 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха".

10. Федеральный закон от 30 марта 1999 г. N 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

11. Федеральный закон от 24 июня 1998 г. N 89-ФЗ "Об отходах производства и потребления".

12. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 117-ФЗ "О безопасности гидротехнических сооружений".

13. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов".

14. Постановление Правительства РФ от 23.12.2014 N 1458 "О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям".

15. ПНСТ 21-2014 "Наилучшие доступные технологии. Структура информационно-технического справочника", утвержденный приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30.12.2014 N 7-пнст.

16. ПНСТ 22-2014 "Наилучшие доступные технологии. Термины и определения", утвержденный Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30.12.2014 N 8-пнст.

17. ПНСТ 23-2014 "Наилучшие доступные технологии. Формат описания технологий", утвержденный Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30.12.2014 N 9-пнст.

18. Методические рекомендации по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии, утвержденные приказом Минпромторга России от 31.03.2015 N 665.

19. Экспертное заключение по проекту "Богучанский алюминиевый завод" N 053-08/ГГЭ-5222/02. ФГУ "Главгосэкспертиза России". Москва, 2008 г.

20. Экспертное заключение по проекту "Строительство Тайшетского алюминиевого завода (Иркутская область)" N 907-07/ГГЭ-3091/02. ФГУ "Главгосэкспертиза России". Москва, 2007 г.

21. Материалы утверждаемой части проекта строительства Хакасского алюминиевого завода. ВАМИ, СПб, 2004 г.

22. Раздел ООС Проекта строительства Тайшетского алюминиевого завода. СПб, ОАО "РУСАЛ ВАМИ", 2007 г.

23. Раздел ООС Проекта строительства Богучанского алюминиевого завода. СПб, ОАО "РУСАЛ ВАМИ", 2007 г.

24. Отчет НПК "Атмосфера" "Проведение инструментальных измерений выбросов загрязняющих веществ на газоочистной установке корпусов электролиза". СПб, 2012 г.

25. Аннотированный отчет "Уточнение воздействия на окружающую среду предприятий UC RUSAL". ОАО "РУСАЛ ВАМИ", СПб, 2008 г.

26. Современные технические решения электролитического получения алюминия и их реализация в промышленности. Информационный бюллетень. СПб, 1999 г.

27. Передовой опыт производства и переработки алюминия. Информационные бюллетени. СПб, 2000 г.

28. Передовой опыт производства и переработки алюминия. Информационные бюллетени. СПб, 2001 г.

29. Проект нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для ОАО "РУСАЛ Саяногорск" с учетом арендованных предприятий, СПб, 2010 г.

30. Проект нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО "РУСАЛ Красноярский алюминиевый завод", СПб, 2014 г.

31. Проект нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО "РУСАЛ Братский алюминиевый завод", СПб, 2014 г.

32. Проект нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО "РУСАЛ Новокузнецкий алюминиевый завод", СПб, 2011-2012 гг.

33. Проект нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для филиала ОАО "РУСАЛ Братский алюминиевый завод" в г.Шелехове, СПб, 2015 г.

34. Проект нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для филиала ОАО "СУАЛ" "КАЗ-СУАЛ", СПб, 2013 г.

35. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО "РУСАЛ Новокузнецк", СПб, 2011-2012 гг.

36. Отчет по работе: Инструментальное и расчетное определение величин выбросов загрязняющих веществ от электролизных корпусов филиала ОАО "СУАЛ" "КАЗ-СУАЛ". Определение эффективности ГОУ", РУСАЛ ИТЦ, 2011-2015 гг.

37. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО "РУСАЛ Красноярск", 2012 г.

38. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу ОАО "РУСАЛ Братский алюминиевый завод", 2013 г.

39. Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для ОАО "РУСАЛ Саяногорск", 2010 г.

40. Отчет по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и их источников филиала ОАО "РУСАЛ Братск" в г.Шелехове, СПб, 2015 г.

41. Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение ОАО "РУСАЛ Саяногорск", г.Саяногорск, 2011 г.

42. Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение филиал ОАО "СУАЛ" "КАЗ-СУАЛ", г.Кандалакша, 2013-2014 гг.

43. Отчет ФГУП "НИИ Атмосфера" "Анализ систем нормирования выбросов ЗВ и гигиенических нормативов, установленных к производству глинозема и алюминия в России и зарубежных странах (Европа и Северная Америка)". 2007-2009 гг.

44. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques in the Non Ferrous Metals Industries. European Commission. December 2001.

45. Integrated Pollution Prevention and Control. Draft Reference Document on Best Available Techniques for the Non Ferrous Metals Industries. European Commission. Draft July 2009.

46. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Non-Ferrous Metals Industries. Joint Research Centre, Institute for Prospective Technological Studies, Sustainable Production and Consumption Unit, European IPPC Bureau. Final Draft (October 2014).

47. Природоохранное законодательство и европейская алюминиевая промышленность. Eirik Nordheim. Light Metals. 2005 г.

48. Федеральный закон от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации"