Шаги к "зеленой" промышленности

Проектный срок заполнения нового шламохранилища на Ачинском глиноземном комбинате – 19 лет. Фото ОК РУСАЛ

Индустриальная революция, подняв на невероятно высокий уровень комфорта жизнь людей (по крайней мере в промышленно развитых странах), вместе с тем усугубила проблемы, связанные с промышленными отходами. Сегодня в результате промышленной и сельскохозяйственной деятельности люди перемещают больше земли, чем вулканы и погодные явления, вместе взятые.

«Наша деятельность, – отмечают немецкие исследователи Эрнст Ульрих фон Вайцзеккер, Эймори и Хантер Ловинсы, – превышает способность земли без потерь впитать миллиарды тонн того, что мы возвращаем в качестве отходов или гор породы около шахт. Лавины материи могут оказаться величайшей угрозой для глобальной окружающей среды». Так, по оценкам Роберта Айреса (1996), каждая тонна металла несет с собой многие тонны руды, которую необходимо добыть, очистить и переработать.

Парадоксальным образом разорвать этот замкнутый порочный круг можно только с помощью… все той же промышленности. Конечно, если это экологически ответственная промышленность. И примеры такого рода есть не только на Западе, на который чаще всего и ссылаются в поисках позитивных примеров, но и в современной России.

Так, декларированная экологическая политика компании РУСАЛ, крупнейшего производителя алюминия, однозначно предусматривает модернизацию производства и оснащение предприятий современным оборудованием, разработку и внедрение новых экологичных технологий производства, обустройство санитарно-защитных зон, а также эффективное управление отходами. О том, что это не просто декларация, свидетельствует пример Новокузнецкого алюминиевого завода (НкАЗ).

Для НкАЗ, как и для всех предприятий ОК РУСАЛ, экологическая ответственность – это основа стратегии развития. Здесь разработан и успешно реализуется план природоохранных мероприятий, направленный на снижение воздействия производства на окружающую среду.

Внимание – воздух!

Процесс электролитического получения алюминия сопровождается значительными потерями фтора в виде газообразных и твердых (пылевидных) веществ. Они удаляются из зоны электролиза путем организованного отвода газов на очистку. Отходящие газы электролизных корпусов содержат в своем составе целый букет малоприятных для окружающей среды и человека веществ: фтористый водород, диоксид серы, окись углерода, двуокись углерода, угольную, криолитовую, глиноземную пыль, смолистые вещества.

Для их улавливания все действующие электролизеры НкАЗа подключены к системам очистки газов. Абсорбционная (мокрая) очистка электролизных газов от вредных выбросов происходит в скрубберах за счет взаимодействия потоков газа и содового раствора. Образующийся в результате шлам идет в шламонакопителе. Специалисты НкАЗа установили дополнительные электрофильтры, позволяющие выполнить еще более глубокую очистку газа от пыли.

Безуглеродное будущее – это общемировая тенденция. Учитывая это и участвуя в движении к безуглеродному будущему, РУСАЛ занимается снижением объема выбросов парниковых газов, попутно реализуя квоты на них на мировом рынке и реинвестируя вырученные средства в природоохранные программы. Так, в 2013 году на НкАЗе была построена и пущена в эксплуатацию первая установка «сухой» газоочистки общей стоимостью 120 млн руб. Из них 11 млн было реинвестировано в рамках ст. 6 Киотского протокола к рамочной Конвенции об изменении климата ООН.

Поясним, что метод «сухой» очистки электролизных газов основан на адсорбции фтористого водорода глиноземом с последующим улавливанием в фильтре. Принципиальные основы этого технологического процесса таковы. В реактор-адсорбер – так называемый реактор Вентури – одновременно с газом подается свежий глинозем и в режиме аэровзвеси происходит процесс адсорбции. После этого газ, содержащий глинозем и пыль, поступает в рукавный фильтр. Уловленный на рукавах фильтра фторированный глинозем под воздействием импульсной продувки попадает в бункер фильтра, а затем с помощью аэрожелоба выводится из фильтра. Далее фторированный глинозем через систему централизованной раздачи глинозема (ЦРГ) поступает в электролизеры.

Переход на «сухую» газоочистку позволит заводу выйти практически на безотходную технологию производства алюминия-сырца за счет отказа от использования воды и содовых растворов, применяемых в системах «мокрой» газоочистки. В перспективе – полный отказ от так называемых шламовых полей. При этом накопленный шлам реализуется сторонним организациям для выпуска вторичной продукции.

Универсальный шлам

При производстве алюминия неизбежно образуются твердые отходы (ТО) в виде отработавшей свой срок угольной футеровки электролизеров. Благодаря современным технологиям, применяемым на НкАЗе, этот вид отходов стал ценным сырьем. В условиях высокой стоимости каменноугольных коксов угольная футеровка востребована предприятиями черной металлургии, которые активно используют ее как топливо в смеси с коксом и в качестве синтетических легкоплавких металлургических флюсов (присадок).

Пыль от электрофильтров и пылеуборочных машин алюминиевого производства, а также коксовая пыль газоочистки повторно вовлекается в производство. Остальные отходы – отработанные минеральные масла и аккумуляторы, автомобильные шины, огарки обожженных анодов и металлический лом, мусор офисных и бытовых помещений – передаются специализированным организациям для последующей утилизации.

Еще один пример экологического подхода к развитию производства дает Ачинский глиноземный комбинат (АГК). Ежегодно при производстве глинозема и содопродуктов образуется несколько миллионов тонн нефелинового шлама. Его основную массу составляет двукальциевый силикат (2СaO. SiO2). Это песчаный материал с большой гидратирующей и вяжущей способностью. То есть по свойствам шлам похож на цемент, со временем он приобретает необратимую водостойкость и плотность бетона. Нефелиновый шлам складируется на специальном шламохранилище АГК общей площадью 450 га. Воздействие на окружающую среду таких шламохранилищ выражается прежде всего в пылении и дренаже подшламовой воды шламохранилища.

Борьбу с этим видом отходов можно разделить на два направления.

Во-первых, специалисты АГК подготовили к выводу из эксплуатации одну из зон шламохранилища площадью 191 га (карта 1). Складирование шлама на ней прекращено в декабре 2016 года. В соответствии с действующими правилами объект подлежит консервации и рекультивации.

В 2017 году АГК приступил к восстановлению нарушенных земель. Цель – снижение экологической нагрузки на окружающую среду. Произведена отсыпка плодородного слоя, посеяна трава, высажены кустарники. После реализации биологического этапа рекультивации этой зоны будет предотвращено поступление пыли в атмосферу и поступление фильтрационных вод в грунт.

В будущем аналогичные мероприятия запланированы на карте 2 площадью 115 га. В 2017 году введена в эксплуатацию карта 3 площадью 145 га, проектный срок ее заполнения – 19 лет.

Второе направление – утилизация шлама. Дело в том, что этот материал, нефелиновый шлам, – ценное исходное сырье для многих отраслей промышленности. В первую очередь его можно утилизировать при  производстве цемента. Здесь шлам может использоваться и как сырьевой компонент, и как активная минеральная добавка. Цемент с применением шлама становится лучше по эксплуатационным свойствам, а его производители могут экономить на подготовке сырья и расходах технологического топлива.

Другая перспективная отрасль промышленности – дорожное строительство, где нефелиновый шлам станет отличным вяжущим веществом для песчано-щебеночного основания. Механические свойства такой «подушки», например, сделают дорогу более устойчивой к образованию колеи, позволят снизить объемы земляных работ и уменьшить затраты на строительство автомобильных дорог.

Третье – горнодобывающая промышленность. Здесь остро ощущается необходимость в закладке отработанных горных выработок и шахтных пустот. При этом свойства нефелинового шлама обеспечивают более качественную и прочную закладку при использовании совместно с ним различных инертных материалов.

Перспективным направлением может быть использование нефелинового шлама в качестве химического мелиоранта для почв с повышенной кислотностью. Внесение кальцийсодержащих соединений приводит к значительному улучшению роста растений.

Интересным способом утилизации может стать его химическая переработка. С учетом того что в составе шлама около 60% оксида кальция и 30% диоксида кремния, при разработке технологии их разделения и очистке от вредных примесей можно получить ценное сырье для химической промышленности.

«Зеленая» наука

Все эти разработки – помимо всего прочего серьезный вызов для фирменной науки РУСАЛа. Впрочем, не только для корпоративного сектора науки. Не случайно в разработке новых, экологически более эффективных технологий получения алюминия активное участие принимают профильные научные центры и проектные организации – «РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-Магниевый Институт» (ВАМИ), СибВАМИ, Инженерно-технологический центр РУСАЛа, СибНИИцемент, Сибирский федеральный университет и др.

Тут есть где развернуться инженерной и конструкторской мысли. Так, по данным научного руководителя Института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, академика Виктора Осипова, общий объем горнопромышленных отходов на территории России составляет, по разным оценкам, от 40 млрд  до 80 млрд т. «Обращение с отходами – один из важнейших аспектов национальной безопасности и в то же время острейшая экологическая проблема. В настоящее время в России накоплено около 100 млрд т отходов разного происхождения: жилищно-коммунальных, строительных, отходов горнодобывающей промышленности, радиоактивных и т.д.», – подчеркивает академик Осипов.

Несомненно, ответственный крупный бизнес может внести существенный, если не определяющий, вклад в решение проблемы экологизации промышленного производства.