Витрати сировини та електроенергії

Глинозем. Теоретичний розрахунок глинозему з урахуванням вмісту в ньому домішок складає 1908-1916 кг на 1 т алюмінію. Практично на заводах витрати глинозему коливаються в межах 1920-1930 кг на тонну. Витрати глинозему пов’язані з розпилюванням при транспортуванні і завантаженні його в електролізери.

Фтористі солі. Питомі втрати фтористих солей в перерахунку на фтор при електролізі становлять 25-36 кг/т. Менші значення питомих витрат фтористих солей, як правило,досягаються при експлуатації електролізерів з обпаленими анодами.

Аноди. Питома витрата анодів більшою мірою залежить від якості анодів, їх висоти, конфігурації верха анода, наявності захисту поверхні анода від окислення. У вітчизняній промисловості оптимальна висота анода близька до 600 мм, а глибина ніпельного гнізда 80-100 мм. Питома витрата таких анодів складає 520-560 кг на 1 т алюмінію, а маса недогарків – 85-105 кг на 1 т алюмінію.

Електроенергія. Електроліз алюмінію – одне з найбільш енергоємних виробництв. Для оцінки витрат електроенергії постійного струму на електроліз користуються поняттям питомі витрати електроенергії і вихід металу на 1 кВт·год (вихід за енергією). Оптимальні значення питомих витрат електроенергії для вітчизняних заводів, оснащених електролізерами з обпаленими анодами, становлять 14700-15000 кВт·год/т, що відповідає виходу металу на 1 кВт·год – 67-68 г. Крім технологічної електроенергії постійного струму, на кожну тону алюмінію витрачається 300-600 кВт·год силової електроенергії змінного струму, яка йде на живлення вентиляційних установок і механізмів, що обслуговують електролізери, на освітлення та ін. [19].

 

Вплив на навколишнє середовище

До чинників, що справляють значний вплив на стан навколишнього середовища, є газоподібні, рідкі та тверді відходи виробництва.

Забруднення атмосферного повітря

При виробництві глинозему на стадії переробки руди в алунітових рудах присутній сірчаний ангідрид, а у нефелінах містяться майже всі компоненти, необхідні для виробництва цементу. Тому у першому випадку викидається велика кількість сірчаних сполук. У другому ж випадку необхідна організація цементних цехів. А цементні цехи – майже основні джерела пилу: 400 тис. м3 газу за годину при запиленості одного кубічного метра 30 г. Далі цікавість представляють термічні переділи: випал вапняку, спікання шихти і кальцинація – збезводнення. Спікання і кальцинацію проводять в трубчастих печах при температурі 1150-1200°С. Піч спікання за годину викидає до 300 тис. м3 газу, а в кожному з них до 150 мг пилу; піч кальцинації – до 72 тис. м3 газу, тобто в 4 рази менше, але пилу в них у стільки ж разів більше. Піч спікання викидає за годину до 45 т пилу (кількість, що дорівнює місткості приблизно 10 самоскидів).

Викиди алюмінієвої промисловості містять токсичні пиловидні речовини, миш’як, свинець та ін., тому є особливо небезпечними. При отриманні металевого алюмінію електролізним способом протікаючий через електроліт струм спричинює у ванні високі температури, при яких розвиваються численні хімічні реакції. Відбувається бурхливе виділення анодних газів, збагачених пилом та шкідливими складовими. Пил містить глинозем і кріоліт. Діапазон розмірів частинок – від 1 до 50 мкм.

Склад газів: фтористий водень, оксиди вуглецю, смоли, сірчаний газ, пил. При отриманні 1 т алюмінію в залежності від типу і потужності електролізера витрачається 38-47 кг фтору, при цьому приблизно 65% його потрапляє в атмосферне повітря. Джерело фтористого водню – кріоліт, сполука, без якої неможливий електроліз. Окис вуглецю – результат згоряння анодів, які виготовляють з нафтового коксу та інших матеріалів, що містять вуглець і смолисті речовини. У смолах присутній і канцерогенний 3,4-бенізапірен, що також виділяється з газами. Концентрації цих речовин в газах залежать від типу електролізера (верхній і боковий підвід струму, вид укриття для відведення газів), виду анодів, способу завантаження глинозему, режиму роботи електролізера та ін. (табл. 3.4.9).

Температура анодних газів від 50 до 150°С, тому має місце також теплове забрудення атмосфери

Забруднення водного середовища

У виробництві алюмінію використовується замкнена система споживання води, свіжа вода необхідна для підживлення системи: витрати на підживлення складають 150 т/год. Значне забруднення води відбувається через поверхневий стік з території підприємств. Алюмінієве виробництво відноситься до підприємств, на яких за умовами виробництва неможливо у повній мірі виключити надходження у стік специфічних домішок з токсичними властивостями.

Забруднення ландшафтів

Дуже важливою проблемою є транспортування глинозему та його руди – бокситів. Боксити доставляють по воді, і при вивантаженні вони сильно пилять і забруднюють береги та води. Глинозем везуть вагонами, і оскільки він борошноподібний, то дуже велика кількість його

висипається і розпилюється “на вітер”. Ще однією проблемою є тверді відходи виробництва. На території алюмінієвих заводів накопичується особливо багато промислових відходів. Це червоні шлами. Вони зберігаються просто неба у спеціальних шламонакопичувачах, які займають сотні гектарів. Наприклад, площа шламонакопичувача МГЗ займає 188 га з загальної площі заводу 480 га. За даними технічного відділу МГЗ, в даний час у шламонакопичувачі знаходиться 15,6 млн. т червоного шламу (1999 рік), причому щорічно додається близько 1 млн. т. Ці шламонакопичувачі на поверхні висихають, і вітер розносить пилюку по прилеглих до заводу територіях. Відходи також інфільтрують у грунт і потрапляють у підземні води, забруднюючи їх (табл. 3.4.10) [22].