CC BY
104
Оригинальная статья / Original article УДК 622.785
DOI: http://dx.doi.orcg/10.21285/1814-3520-2020-2-408-420
Расчет ожидаемой экономической эффективности производства алюминия за счет увеличения применения глинозема отечественного производства
© А.В. Александров*, Н.В. Немчинова**
*ООО «РУСАЛ Инженерно-технологический центр», г. Красноярск, Россия
**Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Резюме: Цель работы - расчет ожидаемой экономической эффективности производства первичного алюминия (на примере АО «РУСАЛ Красноярск») за счет увеличения применения глинозема, получаемого из нефелинового сырья методом спекания на Ачинском глиноземном комбинате. Была проведена серия экспериментов по определению оптимальных условий охлаждения нефелиновых спеков с использованием лабораторной муфельной печи SNOL 6,7/1300. В качестве объекта исследований использовали промышленной образец известняково-нефелино-содовой шихты. Для определения фазового состава спеков использовался дифрактометр ДРОН-6 (Россия). Условия спекания шихт: скорость нагрева навески шихты - 10,4°С/мин, выдержка при температуре 1250°С - 15 мин. Установлено, что влияние скорости охлаждения на содержание а'-модификации в 2CaOSiO2 спека носит обратный характер. По данным фазового анализа не отмечено изменений качественного и количественного состава по другим фазам (алюминат натрия, феррит кальция, карнегиит), составляющих структуру спека. Это указывает на то, что при охлаждении происходит развитие только твердофазных реакций перекристаллизации 2CaOSiO2. Из полученных зависимостей изменения содержания модификаций при охлаждении спеков c различными скоростями видно, что наблюдается характерное изменение наклона кривой, отражающей содержание а'-, p-форм 2CaOSiO2 в спеках при температуре 1000°С для всех скоростей охлаждения. Было установлено, что достаточно медленно (со скоростью не более 15°С/мин) охладить нефелиновый спек только до 1000°С, чтобы процесс перехода из а'- в р-модификации 2CaOSiO2 полностью завершился. По результатам проведенного технологического выщелачивания полученных спеков и обработки экспериментальных данных охлаждения (при 1250-1000°С) спеков на содержание а'-формы 2CaOSiO2 в спеке установлено, что снижение содержания данной модификации на каждый 1% приводит к повышению извлечения глинозема на 0,2%. Ожидаемый годовой эффект от снижения себестоимости получения 1 т первичного алюминия за счет экономии на приобретение глинозема импортного производства составил 55830 тыс. руб.
Ключевые слова: производство глинозема, спекание нефелинов, извлечение глинозема, экономическая эффективность, технологическое выщелачивание, нефелиновые руды
Информация о статье: Дата поступления 09 января 2020 г.; дата принятия к печати 03 марта 2020 г.; дата он-лайн-размещения 30 апреля 2020 г.
Для цитирования: Александров А.В., Немчинова Н.В. Расчет ожидаемой экономической эффективности производства алюминия за счет увеличения применения глинозема отечественного производства. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 408-420. http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-408-420
Calculation of the expected economic efficiency of aluminium production by increasing the use of domestic alumina
Alexander V. Aleksandrov*, Nina V. Nemchinova**
*RUSAL Engineering and Technology Center PLC, Achinsk, Russia **Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia
Abstract: In this work, we aim to calculate gains in the economic efficiency of primary aluminium production (on the example of RUSAL Krasnoyarsk JSC) when increasing the use of alumina obtained from sintering nepheline raw materials at the Achinsk alumina plant. A series of experiments was conducted to determine the optimal conditions for cooling of nepheline cakes using a SNOL 6.7/1300 laboratory muffle furnace. An industrial sample of limestone-nepheline-soda mixture was used as a research object. In order to determine the phase composition of nepheline cakes,
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
a DRON-6 diffractometer (Russia) was used. The sintering conditions of charges were as follows: the heating rate of the sample charge was 10.4°C/min; exposure at the temperature of 1250 °C was 15 minutes. It is determined that the effect of the cooling rate on the content of a'-modification in 2CaO.SiO2 cake is inverse. The analysis of phase data does not demonstrate any changes in the qualitative and quantitative composition of other phases (sodium aluminate, calcium ferrite, carnegieite) that make up the cake structure. This indicates that solid-phase 2CaO.SiO2 recrystallisation reactions develop exclusively under cooling. The obtained dependences of modification content variation upon cake cooling with different rates show that there is a characteristic change in the slope of the curve, which reflects the content of a'-, p-forms of 2CaO.SiO2 in cakes at the temperature of 1000°C for all cooling rates. It was found that slow cooling (at the rate of no more than 15°C/min) of nepheline cake up to only 1000° C is sufficient for the completion of 2CaO.SiO2 transition from a'- to p-modification. The results of the conducted technological leaching of the obtained cakes and the processing of experimental data of cake cooling (at 1250-1000 °C) for the content of 2CaO.SiO2 a'-form in cakes demonstrate that a 1% decrease in this modification content provides a 0.2% increase in alumina extraction. The expected annual effect of reducing the production cost of 1 tonne of primary aluminium due to savings on purchase of imported alumina amounts to 55.83 million rubles.
Keywords: alumina production, nepheline sintering, alumina extraction, economic efficiency, technological leaching, nepheline ores
Information about the article: Received January 09, 2020; accepted for publication March 03, 2020; available online April 30, 2020.
For citation: Aleksandrov AV, Nemchinova NV. Calculation of the expected economic efficiency of aluminium production by increasing the use of domestic alumina. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2020;24(2):408-420. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-408-420
1. ВВЕДЕНИЕ
Практически 98% глинозема для алюминиевой промышленности в мире производят из высококачественных бокситов [1-4] и только 2% - путем комплексной переработки нефелинов [5-7]. По добыче бокситов Россия стоит на 6 месте в мире, а среди стран СНГ - на первом (62,7% общей добычи) [8].
Глинозем для предприятий по получению первичного алюминия ОК «РУСАЛ» в основном производят из бокситов, 41%
1 9
получают при переработке нефелинов12 [9-14]. В России впервые в мире предложен и освоен в промышленности способ получения глинозема из нефелинов методом спекания.
Балансовые запасы нефелиновых руд в России заключены в 12 месторождениях, причем 81,2% приходятся на Кольский полуостров (апатит-нефелиновые месторождения Кольского полуострова разрабатывает открытым способом АО «Апатит»). Нефелиновые концентраты (1050-
1100 тыс. т в год) получают попутно, при производстве апатитового концентрата. Из других минеральных источников наиболее богаты нефелином уртитовые руды (Кия-Шалтырское месторождение для АО «РУСАЛ Ачинск» - Ачинского глиноземного комбината (АГК)).
В результате исследований, начатых вскоре после открытия апатито-нефелиновых руд, российскими учеными впервые в мировой практике разработана и внедрена в производство технология переработки Кольского нефелина путем спекания его с известняком [9]. Этот же способ заложен в основу технологии переработки руд Кия-Шалтырского месторождения [14] на АГК (рис. 1).
АГК выпускает более 950 тыс. т в год глинозема. Вторым предприятием по объемам производства является Пикалев-ский глиноземный завод, выпускающий ежегодно более 250 тыс. т продукции [15]. Комплексный подход к переработке нефелинов позволяет извлекать ряд сопутству-
1Логинова И.В., Кырчиков A.B. Производство глинозема: учеб. пособ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. 186 с. 2Сизякова Е.В. Повышение эффективности способа комплексной переработки нефелинов на основе использования карбоалюминатных соединений: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02. СПб., 2007. 186 с.
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
Рис. 1. Принципиальная схема получения глинозема из нефелинов методом спекания Fig. 1. Schematic diagram of alumina production from nephelines by sintering
ющих продуктов: соду, поташ, сульфат и хлорид калия, галлий, цемент [10].
Как известно, способ спекания нефелинов состоит в переводе оксида алюминия, содержащегося в нефелине, в алюминаты натрия и калия с общей формулой - (Na,K)2O•Al2O3, хорошо растворимые в водных и щелочных растворах, и связывании оксида кремния в малорастворимый двухкальциевый силикат 2СаО^Ю2
Шихта состоит из нефелина, известняка, белого шлама, полученного в результате обескремнивания алюминатного раствора, и оборотной воды (из расчета полу-
чения жидкотекучей пульпы с влажностью 28-31%). На АГК на приготовление шихты вводят также часть содового раствора после передела карбонизации и часть упаренного раствора из цеха кальцинированной соды (в Кия-Шалтырской нефелиновой руде недостаточно щелочи для образования при спекании шихты алюминатов). Шихта подается на спекание во вращающуюся печь (длиной 185 м и диаметром 5 м) и спекается при нагревании до температуры 1250-1300°С, которая обеспечивает взаимодействие компонентов по реакции:
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
^а,К)20Д120э-28Ю2 + 4СаСОз = = ^аДЬОДЬОэ + 2(2СаО'8Ю2) + 4№.
В качестве топлива в печах используют тонкоизмельченный уголь. Отходящие газы после системы газоочистки используются для карбонизации раствора, а избыток их выбрасывают в атмосферу. Продуктом спекания является нефелиновый спек (рис. 2), который должен характеризоваться максимальным содержанием алюмината (Ма20Д120э) и феррита ^а20Ре20э) натрия, а также прочной и пористой структурой, обеспечивающей максимальную степень выщелачивания полезных компонентов и минимальную степень разложения С^ с получением шлама после выщелачивания, легко отделяемого и промываемого от алюминатного раствора.
Автором в собственных исследованиях3 впервые была установлена взаимосвязь величины вторичных потерь глинозема и степени дефектности структур а'- и в-модификаций двухкальциевого силиката, содержащихся в нефелиновом спеке [16, 17]. Также теоретически обосновано влияние условий термообработки нефелинового спека на формирование в-модификации
двухкальциевого силиката, устойчивой к взаимодействию с алюминатно-щелочными растворами: скорость охлаждения спека, оптимальная его температура на выходе из печи и выдержка при определенной температуре. Кроме того, были установлены корреляционные зависимости извлечения глинозема (ЕА12о3) и щелочи ^а,К)20 {Е^о) в раствор при их выщелачивании из нефелинового спека от содержания спекообразу-ющих фаз [18].
В результате лабораторных испытаний автором были определены условия термообработки для полиморфного перехода «а-^в-двухкальциевый силикат»: скорость охлаждения спека в интервале 1250-1000°С - не более 20°С/мин, оптимальная его температура на выходе из печи -1000°С; выдержка - по 30 мин при 1160°С и 680-620°Сэ
С помощью программного комплекса ANSYS CFX разработана компьютерная модель тепловой работы печи спекания, позволяющая оценить влияние основных режимов работы печи (расхода воздуха от 25100 до 36300 нмэ/ч, диапазона изменения среднего диаметра частиц каменного
Рис. 2. Общий вид образца нефелинового спека (сканирующая электронная микроскопия на растровом
электронном микроскопе с ионной пушкой JEOL JIB-Z450 при увеличении 1000х) Fig. 2. General view of a nepheline cake sample (SEM on a scanning electron microscope with an ion gun JEOL
JIB-Z450 at 100x magnification)
э
Александров А.В. Повышение эффективности производства глинозема на основе формирования оптимального фазового состава нефелинового спека: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02. Иркутск, 2017. 186 с.
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
угля от 57 до 93 мкм) и модернизации ее конструкционных элементов (изменения диаметра топливной форсунки с 0,39 до 0,41 м и увеличения ее длины с 1,5 до 5 м; установки дополнительного подпорного порога на выходе из печи высотой 0,5 м) на равномерность и скорость охлаждения материала [19].
Предложена усовершенствованная конструкция печи спекания с установкой в зоне охлаждения спирали длиной 3 м с направлением закрутки противоположно вращению печи, позволяющей обеспечить требуемую скорость охлаждения нефелинового спека [20].
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЛИЯНИЮ СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ НЕФЕЛИНОВЫХ СПЕКОВ
Для определения оптимальных условий охлаждения нефелиновых спеков была проведена серия лабораторных исследований.
Эксперименты проводились с использованием лабораторной муфельной печи SNOL 6,7/1300 производства АВ «UMEGA» (Литва). Химический состав проб материалов анализировался на рентгеновском спектрометре Simultix 13. Для определения фазового состава спеков рентгено-дифракционным методом анализа (РДА) использовался рентгеновский дифракто-метр ДРОН-6 (Россия). Сушка материалов производилась в сушильном шкафу FD 53 фирмы «Binder» (Германия).
Для исследования использовали промышленной образец известняково-нефелино-содовой шихты, предварительно
высушенный при температуре 150°С в сушильном шкафу с целью удаления внешней влаги. Химический состав готовой шихты приведен в табл. 1.
Эксперименты проводились в два этапа: на первом были проведены 4 опыта, в которых пробы спека (имеющие одинаковый химический состав) охлаждались в температурном интервале 1250-25°С с различными скоростями. Температура спе-ка контролировалась в непрерывном режиме с помощью дополнительно установленной термопары, подсоединенной к образцам спека. Условия спекания шихт: скорость нагрева навески шихты - 10,4°С/мин, выдержка при температуре 1250°С - 15 мин. Результаты РДА образцов спеков приведены в табл. 2.
Как видно из данных табл. 2, наблюдается прямая зависимость между содержанием р-С^ и скоростью охлаждения (V). Влияние скорости охлаждения на содержание а'-С^ в спеке носит обратный характер. По данным РДА не отмечено изменений качественного и количественного состава по другим фазам (алюминат натрия, феррит кальция Са0Ре203, карнегиит Na2O.Al2Oз2SЮ2), составляющих структуру спека. Это указывает на то, что при охлаждении происходит развитие только твердофазных реакций перекристаллизации C2S.
Сравнивая фазовые составы образцов спеков, можно сделать вывод, что при снижении скорости охлаждения до 2°С/мин происходит рост содержания р-С^ до максимального уровня за счет более полного перехода С^ из а'- в в-форму. Таким образом, при одинаковом химическом составе
Таблица 1
Химический состав шихты
Table 1
Chemical composition of charge
Содержание, % масс.
ППП* Äl2Ü3 Fe2Ü3 SiÜ2 CaÜ MgÜ Na2Ü K2Ü Проч.
26,41 11,58 2,19 16,81 32,39 0,98 6,44 2,24 0,96
* потери при прокаливании
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
Таблица 2
Изменение фазового состава спеков при охлаждении
Table 2
Cake phase composition variation upon cooling_
№ п/п Скорость охлаждения спеков, °С/мин Содержание, %
a'-C2S ß-C2S
1 2 2 68
2 ~ 25 15 55
3 ~ 100 35 35
4 ~ 1000 60 10
исходного материала возможна избирательная стабилизация: а'- либо в-028.
Принимая во внимание, что термическая стабилизация высокотемпературных форм 028, синтезированного из химически чистых материалов, невозможна, полученный результат показывает ограниченное влияние примесей на переход а' —> в-028 при изменении скорости охлаждения. На это также указывает и отсутствие Y-C2S в полученных спеках. Стабилизация в-028 примесями затрудняет полиморфный переход в Y-модификацию двухкальциевого силиката.
На следующем этапе исследований была определена температура, ниже которой влияние наличия примесей на процесс перехода а'—ф-028 существенно ослабевает.
Условия спекания шихт: скорость нагрева навески шихты - 10,4°С/мин, выдержка при температуре 1250°С - 15 мин. Охлаждение спеков в интервале 1250-600°0 производилось в лабораторной печи с различными скоростями, °С/мин, соответственно: 15, 20, 25, 85 и 200. В качестве базовой скорости была принята скорость 20°С/мин, т.к. с данной скоростью происходит охлаждение спека в промышленной печи, с шагом ±5°С были выбраны дополнительные скорости; значения скоростей 85°С/мин и 200°С/мин были выбраны для сравнительной оценки изменения фаз при высоких скоростях охлаждения. В процессе экспериментов при различных скоростях охлаждения в изучаемом температурном интервале с шагом 20-50°С производилась выемка спека из печи и погружение его в водный раствор этиленгликоля.
Для каждой температуры для всех режимов производилось отдельное спекание шихты (с соблюдением одинакового химического состава). Это было вызвано тем, что при каждой выемке спека из печи происходит нарушение стабильности температуры в ее внутреннем пространстве, а это ведет к изменению заданного режима охлаждения других проб спека, находящихся в печи. При проведении индивидуального спекания влияние данного фактора исключено. Из полученных зависимостей (рис. 3) видно характерное изменение наклона кривой, отражающей содержание а'-, р-0^ в спеках при температуре 1000°С для всех скоростей охлаждения.
Из полученных зависимостей (см. рис. 3) видно, что наблюдается характерное изменение наклона кривой, отражающей содержание а'-, в-028 в спеках при температуре 1000°С для всех скоростей охлаждения. Так, при температурах 1250-1000°С при охлаждении со скоростью 20°С/мин содержание а'-модификации 028 уменьшается на 62%, а при увеличении скорости до 200°С/мин - только на 47%. При этом охлаждение со скоростью 20°С/мин приводит к повышению содержания в-028 на 61%, изменение скорости до 200°С/мин увеличивает его содержание до 46%. Снижение скорости охлаждения до 15°С/мин не приводит к изменению содержания а'- и в-028.
Таким образом, наблюдается пропорциональное изменение содержания полиморфных модификаций при изменении скорости охлаждения: рост содержания в-
b
Рис. 3. Изменение содержания модификаций при охлаждении спеков c различными скоростями:
а - a'-C2S; b - 0-C2S
Fig. 3. Variation of modification content when cooling sinters with different speeds: a - a-C2S; b - p-C2S
a
C2S идет за счет снижения содержания
В дальнейшем при снижении температуры от 1000°С до 600°С не происходит изменения содержания а'-, в-С^ в спеках, колебания находятся в пределах погрешности измерения.
По уровню остаточного содержания а'-С^ в спеках можно сделать вывод о количестве «замороженной» а|_-С^ с концентрацией примеси большей спр. (граничной концентрации). Так, при изменении скорости охлаждения от 15°С/мин до 200°С/мин количество а'-модификации двухкальцие-вого силиката увеличивается от 1 до 10%.
Из полученных данных следует, что достаточно медленно охладить спек (со скоростью не более 15°С/мин) только до 1000°С, чтобы процесс перехода из а' - в в-С^ полностью завершился [16, 21].
3. РАСЧЕТ ОЖИДАЕМОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕШЕНИЙ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНОВ
Согласно проведенным лабораторным экспериментам установлено, что достаточно медленно охладить спек (со скоростью не более 20°С/мин) только до
1000°С, чтобы процесс перехода из а'- в в-C2S завершился; содержание в спеке а'-С^ при этом уменьшается в среднем до 1%.
Для определения степени ЕАЬг0з и ЕК20 (по химическому анализу спеков и шламов) было проведено технологическое выщелачивание полученных спеченных продуктов по методике [22]. Обработкой экспериментальных данных охлаждения спеков в интервале температур 1250-1000°С на содержание а'-С^ установлено, что снижение содержания данной модификации в спеке на каждый 1% приводит к повышению Еа^о на 0,2%, рис. 4.
В условиях работы АГК повышение извлечения на 1% эквивалентно повышению выпуска глинозема на 1%.
Принимая во внимание, что содержание а'-С^ в промышленных нефелиновых спеках АГК составляет порядка 10%, снижение до 1% может обеспечить, согласно полученной зависимости (см. рис. 4), повышение извлечения на 2%. Тогда дополнительный выпуск глинозема составит:
950000*0,02 = 19000 т /год,
где 950000 - плановый выпуск глинозема, т/год.
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
Рис. 4. Изменение извлечения глинозема от содержания a'-C2S в спеке Fig. 4. Alumina extraction variation depending on a'-C2S content in sinter
Дальнейший расчет экономической эффективности от получения дополнительных 19000 т глинозема в год проведем для АО «РУСАЛ Красноярск» (Красноярского алюминиевого завода), являющегося одним из основных потребителей данного вида сырья, выпускаемого АГК, для производства первичного алюминия. Данный алюминиевый завод производит первичный алюминий электролизом криолит-глиноземных расплавов на электролизерах с самообжигающимися анодами; принимаем для расчета годовой объем потребления глинозема АО «РУСАЛ Красноярск» равный 1933655 т.
Расчет произведем для двух вариантов.
Вариант 1: при условии, что 40% (1933655*0,4 = 773462 т) используемого глинозема на предприятии - производства АО «РУСАЛ Ачинск»; остальное закупается по 300 долл США за 1 т.
Вариант 2: принимаем, что потребление глинозема производства АО «РУСАЛ Ачинск» увеличится до 40,9% (773462 + 19000 = 792462 т/год или 792462/1933655*100 = 40,9%).
В табл. 4 приведена калькуляция себестоимости алюминия-сырца по варианту 1 с установкой электролизеров с самообжигающимся анодом и верхним токо-подводом на силу тока 167 кА, в табл. 5 представлена калькуляция себестоимости по варианту 2.
Для расчета принимаем:
- себестоимость глинозема собственного производства - 248,26 долл за 1 т (или 15757,06 руб. при курсе 63,47 руб./долл);
- стоимость закупаемого глинозема - 300 долл США за 1 т (или 19041 руб. при курсе 63,47 руб./долл).
Снижение себестоимости составит:
100 - ((76793,33/76737,5)*100) = 0,073%.
Тогда годовой эффект для, например, АО «РУСАЛ Красноярск» (при годовом объеме производства первичного алюминия ~1000000 т в 2019 г.) составит:
(76793,33 - 76737,5)*1000000 = = 5 5830 000 руб.
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
Таблица 4
Калькуляция себестоимости алюминия-сырца цеха электролиза при потреблении глинозема по варианту 1
Table 4
Cost estimation of electrolysis shop raw aluminium under option 1 of alumina consumption_
Статьи затрат Ед. изм. На единицу продукции
Расходный коэффициент Цена, руб. Сумма, руб.
1. Сырье и основные материалы - глинозем, в т.ч.: производства АО «РУСАЛ Ачинск»; закупаемого глинозема т/т 1,935 1,935*0,4 = 0,774 1,935 - 0,774 = 1,161 0,774*15757,06 = 12195,96 1,161*19041 = 22106,6 12195,96 + 22106,6 = 34302,56
- фтористый алюминий т/т 0,0223 30000 669
- анодная масса т/т 0,508 11676 5931,4
- криолит смешанный (флотационный и регенерационный) т/т 0,0153 12000 183,6
Итого по ст. 1 - - 41086,56
2. Энергетические затраты - электроэнергия технологическая тыс. кВтч/т 15,9 1957 31116,3
- сжатый воздух тыс. нм3/т 0,792 260,82 206,57
Итого по ст. 2 - - 31322,87
3. ФЗП* основных рабочих - - 1143,1
4. Отчисление на социальные нужды (30% + 1,1%) - - 355,5
5. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования - - 1932,7
6. Цеховые расходы - - 952,6
Итого по пп. 3-6 - - 4383,9
Цеховая себестоимость - - 76793,33
*фонд заработной платы
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
Таблица 5
Калькуляция себестоимости алюминия-сырца цеха электролиза при потреблении глинозема по варианту 2
Table 5
Cost estimation of electrolysis shop raw aluminium under option 2 of alumina consumption
Статьи затрат Ед. изм. На ед иницу продукции
Расходный коэффициент Цена, руб. Сумма, руб.
1. Сырье и основные материалы - глинозем в т.ч.: производства АО «РУСАЛ Ачинск»; закупаемого глинозема т/т 1,935 1,935*0,409 = 0,791 1,935 - 0,791 = 1,144 0,791*15757,06 = 12463,83 1,144*19041 = 21782,9 12463,83 + 21782,9 = 34246,73
- фтористый алюминий т/т 0,0223 30000 669
- анодная масса т/т 0,508 11676 5931,4
- криолит смешанный (флотационный и регенерационный) т/т 0,0153 12000 183,6
Итого по ст. 1 - - - 41030,73
2. Энергетические затраты - электроэнергия технологическая тыс. кВтч/т 15,9 1957 31116,3
- сжатый воздух о тыс.нмтг 0,792 260,82 206,57
Итого по ст. 2 - - 31322,87
3. ФЗП основных рабочих - - 1143,1
4. Отчисление на социальные нужды (30% + 1,1%) 355,5
5. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования - - 1932,7
6. Цеховые расходы - - 952,6
Итого по пп. 3-6 - - 4383,9
Цеховая себестоимость - - 76737,5
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведены исследования по изучению охлаждения нефелинового спека с целью снижения вторичных потерь глинозема и увеличения его выпуска в условиях действующего производства - Ачинского глиноземного завода, являющегося основным поставщиком данного вида сырья для получения первичного алюминия на АО «РУ-САЛ Красноярск».
Предложенные технические решения, направленные на повышение извлечения глинозема за счет оптимизации процесса спекания во вращающихся печах, позволят получать дополнительно до 19000 т глинозема в год.
Ожидаемый годовой эффект производства первичного алюминия на примере АО «РУСАЛ Красноярск» (при годовой производительности ~1000000 т) составит 55830 тыс. руб.
Библиографический список
1. Bagshaw A.N. The aluminium story. Bauxite to alumina: The bayer process. Perth, 2017. Р. 1-29. [Электронный ресурс]. URL:
https://nzic.org.nz/app/uploads/2018/09/Bauxite-to-Alumina-Book-2018.pdf (27.03.2019).
2. Evans K. The History, Challenges, and New Developments in the Management and Use of Bauxite Residue // Journal of Sustainable Metallurgy. 2016. Vol. 2. lssue 4. P. 316-331. https://doi.org/10.1007/s40831-016-0060-x
3. Бричкин В.Н., Васильев В.В., Нагорная Е.А., Гу-менюк А.М. Повышение качества боксита путем селективного измельчения // Обогащение руд. 2017. № 3. С. 3-9. https://doi.org/10.17580/or.2017.03.01
4. Дубовиков О.А., Бричкин В.Н., Николаева Н.В., Ромашёв А.О. Исследование процесса термохимического обогащения боксита Среднего Тимана // Обогащение руд. 2014. № 4. С 14-18.
5. Sizyakov V.M., Bazhin V.Yu., Sizyakova E.V. Feasibility study of the use of nepheline-limestone charges instead of bauxite // Metallurgist. 2016. Vol. 11. No. 59. P. 1135-1141. https://doi.org/10.1007/s11015-016-0228-4
6. Сизяков В.М, Корнеев В.И., Андреев В.В. Повышение качества глинозема и попутной продукции при переработке нефелинов. М.: Металлургия, 1986. 115 с.
7. Бричкин В.Н., Куртенков Р.В., Элдиб А.Б., Бормо-тов И.С. Состояние и пути развития сырьевой базы алюминия небокситных регионов // Обогащение руд. 2019. № 4. С. 31-37. https://doi.org/10.17580/or.2019.04.06
8. Официальный сайт ОК «РУСАЛ» [Электронный ресурс]. URL: https://rusal.ru/en/ (27.03.2019).
9. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозема. М.: Металлургия, 1978. 344 с.
10. Арлюк Б.И., Лайнер Ю.А., Пивнев А.И. Комплексная переработка щелочного алюминийсодер-жащего сырья. М.: Металлургия, 1994. 384 с.
11. Пат. № 2602564, Российская Федерация, C01F 7/08, C01F 7/38, C01F 7/06. Способ подготовки шихты в глиноземном производстве / В.М. Сизяков, В.Н. Бричкин, Е.А. Алексеева; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет». Заявл. 26.11.2015; опубл. 20.11.2016. Бюл. № 32.
12. El-Deeb A.B.S., Brichkin V.N. Egyptian aluminum containing ores and prospects for their use in the production of aluminum // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2018. Vol. 9. No. 5. P. 722-
731.
13. Bazhin V.Yu., Brichkin V.N., Sizyakov V.M., Cher-kasova M.V. Pyrometallurgical treatment of a nepheline charge using additives of natural and technogenic origin // Metallurgist. 2017. Vol. 61. Issue. 1-2. P. 147-154. https://doi.org/10.1007/s11015-017-0468-y
14. Килин Ю.А., Косолапов А.И. Повышение качества руды на Кия-Шалтырском нефелиновом карьере // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2003. № 1. С. 178-179.
15. Лапо В.Ф., Кравченко М.В. Оценка эффективности комплексной переработки сырья (на примере переработки нефелиновой руды с добавкой бокситов) // Цветные металлы. 2013. № 2. С. 52-57.
16. Aleksandrov A.V., Nemchinova N.V., Mineev G.G., Yakovleva A.A. Evaluation of the effect of nepheline the sinter on hydration activity during alumina production // Metallurgist. 2018. Vol. 61. No. 11-12. P. 1016-1022. https://doi.org/10.1007/s11015-018-0601-6
17. Александров А.В., Яковлева А.А. Анализ причин вторичных потерь глинозема при выщелачивании нефелиновых спеков // Вестник Иркутского государственного университета. 2017. Т. 21. № 2. С. 137145. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-2-137-145
18. Александров А.В., Немчинова Н.В., Тютрин А.А. Разработка аналитической методики оценки качества нефелинового спека // Технология металлов. 2017. № 7. С. 42-48.
19. Aleksandrov A.V., Aleksandrov V.V. Using CFD model of furnace for improvement of the quality of alumina-containing sinter // Engineering Computations. 2014. Vol. 31. lssue 1. P. 48-58.
20. Aleksandrov A.V., Aleksandrov V.V. Improving the Quality of Alumina-Containing Sinter Using Water-Cooled Furnace Shell // Science of Sintering. 2012. Vol. 44. Issue 3. P. 281-286. https://doi.org/10.2298/S0S1203281A
21. Пат. № 2521577, Российская Федерация, C01F 7/38. Способ получения алюминийсодержащего спека / А.В. Александров; заявитель и патентообладатель Александров Александр Валерьевич. Заявл. 23.10.2012; опубл. 27.06.2014. Бюл. № 18.
22. Пат. № 2023667, Российская Федерация, C01F 7/06 Способ моделирования агитационного выщелачивания нефелинового спека в лабораторных условиях / Б.И. Арлюк, Н.А. Зенькова, Т.В. Горбачева, Т.А. Кириллова; заявитель и патентообладатель ОАО «РУСАЛ ВАМИ». Заявл. 22.04.1991; опубл. 30.11.1994.
References
1. Bagshaw AN. The aluminium story. Bauxite to alumina: The bayer process. Perth; 2017, p. 1-29. Available from: https://nzic.org.nz/app/uploads/2018/09/Bauxite-to-Alumina-Book-2018.pdf [Accessed 27th March
2019].
2. Evans K. The History, Challenges, and New Developments in the Management and Use of Bauxite Residue. Journal of Sustainable Metallurgy. 2016;2(4):316-
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
331. https://d0i.0rg/l 0.1007/s40831 -016-0060-x
3. Brichkin VN, Vasilyev VV, Nagornaya EA, Gumenyuk AM. Bauxite grade improvement through selective grinding. Obogashchenie rud. 2017;3:3-9. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/or.2017.03.01
4. Dubovikov OA, Brichkin VN, Nikolayeva NV, Ro-mashev AO. The Middle Timan bauxites thermo-chemical treatment process study. Obogashchenie rud. 2014;4:14-18. (In Russ.)
5. Sizyakov VM, Bazhin VYu, Sizyakova EV. Feasibility study of the use of nepheline-limestone charges instead of bauxite. Metallurgist. 2016;11(59):1135-1141.https://doi.org/10.1007/s11015-016-0228-4
6. Sizyakov VM, Korneev VV, Andreev VI. Improving quality of alumina and by-products under nepheline processing. Moscow: Metallurgiya; 1986, 115 p. (In Russ.)
7. Brichkin VN, Kurtenkov RV, Aldib AB, Bormotov IS. The state and development trends of aluminum raw material base in non-bauxite regions. Obogashchenie rud. 2019;4:31-37. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/or.2019.04.06
8. RUSAL PLC official cite. Available from: https://rusal.ru/en/ [Accessed 27th March 2019]. (In Russ.)
9. Lainer AI, Eremin NI, Lainer YuA, Pevzner IZ. Alumina production. Moscow: Metallurgiya; 1978, 344 p. (In Russ.)
10. Arlyuk BI, Liner YuA, Pivnev AI. Complex processing of aluminium containing alkaline material. Moscow: Metallurgiya; 1994, 384 p. (In Russ.)
11. Sizyakov VM, Brichkin VN, Alekseeva EA. Mixture preparation method in alumina production. Patent RF, no. 2602564; 2016. (In Russ.)
12. El-Deeb ABS, Brichkin VN. Egyptian aluminum containing ores and prospects for their use in the production of aluminum. International Journal of Scientific & Engineering Research. 2018;9(5):722-731.
13. Bazhin VYu, Brichkin VN, Sizyakov VM, Cher-kasova MV. Pyrometallurgical treatment of a nepheline charge using additives of natural and technogenic origin. Metallurgist. 2017;61(1-2):147-154.
Критерии авторства
Александров А.В., Немчинова Н.В. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
https://doi.org/10.1007/s11015-017-0468-y
14. Kilin YuA, Kosolapov AI. Improving ore quality at the Kiya-Shaltyrsky nepheline open pit. Gornyy infor-matsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal)= Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal). 2003;1:178-179. (In Russ.)
15. Lapo VF, Kravchenko MV. Efficiency estimation of complex processing of raw materials (on the example of processing of nepheline ore with addition of bauxites). Tsvetnye metally. 2013;2:52-57. (In Russ.)
16. Aleksandrov AV, Nemchinova NV, Mineev GG, Ya-kovleva AA. Evaluation of the effect of nepheline the sinter on hydration activity during alumina production. Metallurgist. 2018;61(11-12): 1016-1022. https://doi.org/10.1007/s11015-018-0601-6
17. Aleksandrov AV, Yakovleva AA. Analysis of causes for alumina secondary losses under nepheline cake leaching. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2017;21(2):137-145. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-2-137-145
18. Aleksandrov AV, Nemchinova NV, Tyutrin AA. Development of analytical methodology for quality estimation of nepheline cake. Tehnologia metallov. 2017;7:42-48. (In Russ.)
19. Aleksandrov AV, Aleksandrov VV. Using CFD model of furnace for improvement of the quality of alumina-containing sinter. Engineering Computations. 2014;31(1 ):48-58.
20. Aleksandrov AV, Aleksandrov VV. Improving the quality of alumina-containing sinter using water-cooled furnace shell. Science of Sintering. 2012;44(3):281-286. https://doi.org/10.2298/S0S1203281A
21. Aleksandrov AV. Production method of aluminum-containing cake. Patent RF, no. 2521577; 2014. (In Russ.)
22. Arlyuk BI, Zenkova NA, Gorbacheva TV, Kirillova TA. Modeling method of nepheline cake agitation leaching in laboratory conditions. Patent RF, no. 2023667; 1994. (In. Russ.)
Authorship criteria
Aleksandrov A.V., Nemchinova N.V. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(2):408-420
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Александров Александр Валерьевич,
кандидат технических наук,
директор Департамента технологии и технического
развития глиноземного производства,
ООО «РУСАЛ Инженерно-технологический центр»,
662153, г. Ачинск, Южная промзона, 12/1, Россия;
Н e-mail: modif@list.ru
Немчинова Нина Владимировна,
доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой металлургии цветных металлов,
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия; e-mail: ninavn@yandex.ru
Alexander V. Aleksandrov,
Cand. Sci. (Eng.)
Director of the Department on Technology and Technical
Development of Alumina Production, RUSAL Engineering and Technology Center PLC, 12/1,Yuzhnaya promzona, Achinsk 662153, Russia; H e-mail: modif@list.ru
Nina V. Nemchinova,
Dr. Sci. (Eng.), Professor,
Head of the Department of Non-Ferrous
Metals Metallurgy,
Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia; e-mail: ninavn@yandex.ru
