CC BY
51Вестник магистратуры. 2018. № 4-2(79)
ISSN 2223-4047
УДК 54
И.Г. Быков
ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНЕРТНЫХ АНОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ НА ОК РУСАЛ
В данной статье рассмотрена схема модернизации производства алюминия на Красноярском алюминиевом заводе (принадлежит ОК РУСАЛ), которая предполагает замену угольных анодов инертными, показаны технико-экономическая и экологическая преимущества использования данных анодов, описаны перспективы развития данной технологии.
Ключевые слова: модернизация производства, ОК РУСАЛ, технико-экономические показатели, угольный анод, инертный анод, экологические показатели, капитальные затраты, электролизер.
Алюминиевая промышленность-это стратегический сектор российской экономики, так как многие предприятия по производству алюминия являются градо- и системообразующими. Однако ситуация на современном рынке требует постоянной модернизации производства с внедрением энергоэффективных технологий, которые позволяют снизить энергоёмкость производства, обеспечивая экологический и экономический эффект.
Наиболее инновационной и перспективной разработкой ОК РУСАЛ является создание революционной технологии электролиза с использованием инертного анода. Данная технология не имеет аналогов за рубежом и позволяет снизить к нулю нагрузку на окружающую среду. На сегодняшний день реализация проекта проводится на Красноярском алюминиевом заводе (КрАЗ). [1]
Согласно технологической схеме инертный анод электролизера для производства алюминия содержит корпус, который выполнен из электропроводного материала, устойчивого к воздействию криолит-глиноземного расплава, токопроводящий стержень с полой камерой, расположенной в зоне контакта токопроводящего стержня с корпусом инертного анода и снабженной сквозными щелями, а также узел герметизации инертного анода. Полая камера токопроводящего стержня снабжена токопроводящим наполнителем, термическое расширение которого выше термического расширения токопроводящего стержня и корпуса инертного анода. Зона контакта корпуса инертного анода и токопроводящего стержня снабжена слоем токопроводящего материала, который позволяет существенно сократить токовые потери. [3]
При рассмотрении превращений во время электролиза видно, что при использовании угольного анода, выполняется следующее превращение: А120З+2С=2А1+С0+С02.
Также в процессе использования угольного анода выделяется большое количество побочных веществ, таких как смолистые вещества, НБ,802.
Химизм процесса электролиза на инертном аноде можно описать следующим уравнением: АЪ0З=2А1+3/202.
При данном типе электролиза практически отсутствуют побочные продукты, за исключением небольшого количества фторидов. [2]
При завершении внедрения проекта планируется снизить себестоимость производства на 10%, а капитальные затраты упадут на 30%, что связано с долговечностью инертного анода, который практически не требует замены.
Особенностью данной технологии является то, что инертная анодная масса не содержит углеро-дов, поэтому побочным продуктом при производстве алюминия является не углекислый газ, а кислород, что показывает высокую экологическую эффективность производства. Согласно экспериментальным данным один электролизер может выработать такой же объём кислорода, как и 70 гектаров леса.
Преимущества технологии на инертных анодах:
•Полное исключение выбросов парниковых газов и полиароматических углеводородов при производстве алюминия (~1,4 млн. тонн СО и С02 в год в масштабах Красноярска);
© Быков И.Г., 2018.
Научный руководитель: Ускова Надежда Петровна -доцент, Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2018. № 4-2(79)
•Снижение выбросов основных загрязняющих веществ при производстве алюминия (~960 т/год -фториды, ~1350 т/год- смолистые вещества, ~2840 т/год-пыль, ~4680 т/год-диоксид серы);
•Снижение потребления энергии на 10%, сокращение операционных затрат.
•Снижения используемой площади предприятия. [2]
При проведении испытаний с инертными анодами установлено положительное влияние нанопо-рошка никеля в инертных анодах. В результате применения нанопорошков существенно повышается прочность алюминия, а при добавлении нанопорошков в электролит для гальванического осаждения анодного покрытия добиться многократного повышения коррозионной устойчивости анода. [4]
Сейчас на Красноярском алюминиевом заводе идет отладка использования инертного анода, по данной технологии работает только один электролизер, при работе которого возникает ряд трудностей, например недостаточная чистота получаемого алюминия. Уже к 2021 году в планах руководства завода оборудование инертными анодами целого корпуса. Предприятие планирует потрать на реализацию данного проекта порядка 2,34 млрд. руб.[2]
В заключении можно сделать вывод, что использование инертных анодов в производстве алюминия является технологическим прорывом, который позволяет улучшить технико-экономические показатели предприятия, а, следовательно, и увеличит его рентабельность. Данная модернизация производства существенно укрепит положение предприятия на мировом рынке металла, что необходимо для дальнейшего успешного развития. Также существенным преимуществом использования инертных анодов является их высокая экологическая эффективность, в результате чего можно сделать вывод, что производство может быть не только вредным для экологической обстановки региона, но и может приносить пользу.
Библиографический список
1. Особенности инновационного развития алюминиевой отрасли Российской федерации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/osobennosti-innovatsionnogo-razvitiya-alyuminievoy-otrasli-rossiyskoy-federatsii (дата обращения: 20.03.18).
2. Проект «Электролизер с инертными анодами» [Электронный ресурс].- Режим доступа:
http://www.admkrsk.ru/press/discussion/Documents/Проект%20«Электролизер%20с%20инертн^Iми%20анодами
».pdf (дата обращения: 20.03.18).
3. Инертный анод электролизера для производства алюминия. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www1 .fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2408743&TypeFile=html (дата обращения: 20.03.18).
4.Влияние условий электролиза и модифицирующей добавки на дисперсность гидроксида алюминия. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/vliyanie-usloviy-elektroliza-i-modifitsiruyuschey-dobavki-na-dispersnost-gidroksida-alyuminiya (дата обращения: 20.03.18).
БЫКОВ ИВАН ГЕННАДЬЕВИЧ - магистрант, Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина, Россия.
