При производстве и обработке алюминия и его сплавов образуется большое количество твердых отходов различного состава, которые практически не используются, загрязняя окружающую среду. В то же время в Украине существуют достаточно хорошо отработанные технологии, которые позволяют перерабатывать эти технологические отходы в полезные продукты и вовлекать их в промышленное производство, повышая экологическую безопасность государства.

ОТХОДЫ В ДОХОДЫ

ОТХОДЫ В ДОХОДЫ

При производстве и обработке алюминия
и его сплавов образуется большое количество
твердых отходов различного состава, которые
практически не используются, загрязняя
окружающую среду. В то же время в Украине
существуют достаточно хорошо отработанные
технологии, которые позволяют перерабатывать
эти технологические отходы в полезные продукты и
вовлекать их в промышленное производство,
повышая экологическую безопасность государства.

Лидия Волошина, журналист.

На сегодняшний день практически не
существует экологически безопасных технологий
производства алюминия и алюминиевых сплавов. В
первую очередь, при производстве первичного
алюминия речь идет об утилизации и переработке
красных шламов. В алюминиевой промышленности
Украины основным видом сырья для производства
глинозема являются импортные бокситы,
характеризующиеся многокомпонентным составом.
При переработке бокситов Байеровским методом на
НГЗ образуется большое количество отходов –
красных шламов, которые складируются в
шламонакопителе. За годы работы НГЗ таких
отходов собрано порядка 20 млн. т, и каждый год
добавляется около 1 млн. т. Шламонакопители –
сложные гидротехнические сооружения, занимающие
обширные территории и требующие значительных
затрат при их эксплуатации. В то же время
шламонакопители приводят к нарушению
экологического равновесия в природе вследствие
естественных испарений, пылеуноса, дренажа в
почву и т.п.

Красные шламы НГЗ содержат от 43 до 56%
окиси железа и от 13 до 22% окиси алюминия. Кроме
того, в состав красных шламов входит целый ряд
примесей (P2O5, Na2O, K2O, MnO, Z2O2, Se, Cr, As, Cd, Co, Zn, Pb, Cu, Ni, CaO,
MgO, V2O5, TiO2). Красные шламы отличаются высоким
влагосодержанием (45-55%) даже после длительного
хранения в шламонакопителе. Учитывая все эти
факторы, наметились два основных направления
использования красных шламов: в цементной и
металлургической промышленности. Для их
практического использования, учитывая, что
пульпа имеет соотношение жидкого к твердому (Ж:Т)
от 2,8 до 3,5, необходимо в первую очередь
обезвоживание в гидроциклонах либо в мембранных
фильтр-прессах.

Сотрудниками УкрНИИцемента и НИИСМИ
доказано, что красные шламы можно использовать
при производстве цемента в качестве
комплексного алюмоферритного компонента
сырьевой смеси при обжиге клинкера. Массовая
доля красного шлама в составе сырьевой смеси
составляет 1,5-2,5%. Это позволяет получить
портландцементы и шлакопортландцементы с
регулируемыми строительно-техническими
свойствами. Испытание цементов с добавками
красного шлама в бетонах показало, что
полученные бетоны имеют лучшие характеристики
по удобоукладываемости, пластичности,
способности нормально твердеть при повышенных
температурах без применения защитных укрытий.

Учитывая, что основным компонентом
красного шлама является окись железа (Fe2O3),
перспективным является его использование в
черной металлургии при производстве агломерата
и окатышей. Такие работы ведутся уже длительное
время рядом НИИ совместно с НГЗ и
металлургическими комбинатами
"Криворожсталь", "Азовсталь", им.
Ильича, "Запорожсталь", СевГОК (производство
окатышей).

Сложность использования красного шлама
в черной металлургии усугубляется рядом проблем,
которые необходимо решить в связи с тем, что
красные шламы содержат значительное количество
влаги и требуют осушения. Кроме того, материал
находится в виде крупных комков, что затрудняет
его дозировку и применение в технологии
подготовки к дальнейшему переделу. Красные шламы
содержат до 6% щелочных соединений, что
ограничивает объемы его применения в составе
металлургических шихт. В то же время
тонкодисперсная структура красных шламов и
наличие в нем такого поверхностно-активного
компонента, как окись алюминия, с другими
окислами, позволяет использовать его как
комкующий материал в производстве агломерата и
окатышей. Таким образом, красные шламы могут
использоваться после агломерации или
окомкования в доменной печи при производстве
чугуна. Оптимальное содержание влаги в брикетах
красных шламов – 15%, т.к. при большей влажности
происходит налипание материала на валки при
брикетировании, а при меньшей прочность брикетов
недостаточна. Возможны и другие области
применения красных шламов после их подготовки и
переработки.

Крупнейшим источником образования
отходов алюминия в перерабатывающих отраслях
промышленности является травление алюминия и
его сплавов при выполнении технологических
процессов обработки, подготовки и изготовления
изделий и конструкций. В результате процесса
травления образуются токсичные отходы: твердые,
в состав которых входят гидроксиды металлов, и
жидкие, в состав которых входят щелочь, различные
примеси и гидроксиды металлов.

В настоящее время жидкие отходы частично
регенерируются. Это позволяет возвратить в
производство до 60-70% едкого натра, тогда как
твердые отходы в виде шлама и осадка, содержащего
гидроксиды алюминия, меди, магния, железа, цинка,
а также кобальта и никеля в элементарном виде,
сбрасываются в отвалы без утилизации. Твердые
отходы при соответствующей переработке пригодны
для промышленного использования в качестве
сырья. Переработка включает промывку водой,
уплотнение с помощью центробежных или
вибрационных установок, обезвоживание
(ваккум-фильтрование, центрифугирование,
вибро-фильтрование). Влажность обезвоженного
осадка должна составлять 50-70%. При этом осадок
уменьшается по массе и в объеме в 4-5 раз, теряет
текучесть, что позволяет производить с ним
дальнейшую переработку в полезные продукты.
Техническая сушка осадка позволяет снизить
влажность до 10%, а полученный сухой осадок
гидроокиси алюминия можно использовать как
добавки при производстве стекла, керамики,
огнеупоров, цемента, эмалей, каменного литья, для
футеровки печей, очистки, обессоливания и
умягчения воды, в производстве бумаги и
абразивов и др.

Основным источником образования твердых
отходов травления алюминия и его сплавов
являются предприятия авиаракетной и других
отраслей промышленности, обрабатывающие этот
металл.

В тоже время имеются достаточно хорошо
отработанные технологии, которые позволяют
перерабатывать эти технологические отходы в
полезные продукты и вовлекать их в промышленное
производство, повышая экологическую
безопасность страны и предохраняя от
дальнейшего загрязнения окружающую среду.

Справка

Алюминиевая промышленность Украины
включает в себя Николаевский глиноземный завод
(НГЗ), Запорожский производственный алюминиевый
комбинат (ЗАлК), Киевский завод алюминиевых
строительных конструкций (КЗАСК) и заводы по
выпуску вторичного алюминия ("Интерсплав",
"Укргермет", "Обимет" и др.). В последние
годы организовано производство прессованных
профилей для строительных конструкций на НПО им.
Фрунзе (г. Сумы), на объединении "Югчермет" (г.
Днепропетровск) и ряде частных предприятий в
городах Киеве, Херсоне и Донецке.

Отходы, образующиеся при
производстве и обработке алюминия и его сплавов,
и область их применения