Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части III Приложения C (стр. 4 )

Достижимый эксплуатационный уровень для плавильных печей производства вторичного свинца, ассоциируемый с НИМ: < 0,1 нг I-TEQ. /нм3 (при рабочих концентрациях кислорода)[1]

Ссылки на литературу

EPA (United States Environmental Protection Agency). 1986. Secondary Lead Processing. Background Report AP-42, Section 12.11. www. epa. gov/ttn/chief/ap42/ch12/final/c12s11.pdf.

European Commission. 2001. Reference Document on Best Available Techniques in the Non-Ferrous Metals Industries. BAT Reference Document (BREF). European IPPC Bureau, Seville, Spain. eippcb. jrc. es.

Hübner C., Boos R., Bohlmann J., Burtscher K. and Wiesenberger H. 2000. State-of-the-Art Measures for Dioxin Reduction in Austria. Vienna. www. ubavie. gv. at/publikationen/Mono/M116s. htm.

Parvesse T. 2001. “Controlling Emissions from Halogenated Solvents.” Chemical Processing. www. /Web_First/cp. nsf/ArticleID/NJEC-4VPKAW/.

(ii) Производство первичного алюминия

Резюме Первичный алюминий получают непосредственно из руды (бокситов). Сырье для производства алюминия (глинозем) получают по способу Байера. Металлический алюминий получают электролитическим восстановлением по способу Холла – Эру (с использованием либо самообжигающихся анодов (анодов Зодерберга), либо предварительно обожженных анодов). Считается, что производство первичного алюминия не является крупным источником химических веществ, перечисленных в Приложении C Стокгольмской конвенции. Однако загрязнение ПХДД/ПХДФ возможно из-за использования для плавления в электролитической ванне графитовых электродов. К основным методам снижения объема образования и выбросов химических веществ, перечисленных в Приложении C для сектора производства первичного алюминия, относятся усовершенствование и контроль производства анодов, и использование передовых технологий плавления. Достижимый эксплуатационный уровень, ассоциируемый с НИМ в этом секторе: < 0,1 нг I-TEQ/нм3 (при рабочих концентрациях кислорода)

1. Описание процесса

Первичный алюминий получают непосредственно из руды (бокситов). Сырье для производства алюминия (глинозем) получают по способу Байера. Металлический алюминий получают электролитическим восстановлением по способу Холла – Эру. В данном разделе не рассматриваются процессы производства вторичного алюминия, которые освещаются в разделе V. D (iii) настоящего руководства.

1.1.  Процесс Байера: получение алюминия из бокситов

Глинозем получают из бокситов по методу Байера. Бокситную руду обезвоживают, дробят и истирают в порошок, который смешивают с раствором едкого натра. Глинозем извлекают из раствора при повышенной температуре и давлении в автоклавах. В результате получается пульпа, содержащая раствор алюмината натрия и нерастворимый остаток боксита, содержащий оксиды металлов. Этот остаток называется красным шламом. Его удаляют в сгустителях, затем промывают для извлечения химических веществ и сбрасывают в шламохранилище. Раствор алюмината натрия охлаждают, направляют в осадители, и вводят в него тонкодисперсные частицы гидроксида алюминия в качестве затравки целью создания в растворе центров кристаллизации частиц чистого гидроксида алюминия. Суспензию кристаллов гидроксида алюминия промывают для удаления щелочного раствора и подают во вращающиеся печи или печи обжига в кипящем слое. Конечным продуктом прокаливания является оксид алюминия или глинозем, представляющий собой белый порошок, похожий на поваренную соль (рис. 2).

1.2.  Процесс Холла-Эру: Электролитическое восстановление из глинозема

Алюминий получают из глинозема электролизом в процессе, известном как процесс Холла-Эру. Глинозем растворяют в электролитической ванне в присутствии расплавленного криолита (двойного фторида натрия и алюминия). Через электролит пропускают электрический ток, проходящий между анодом и катодом. В результате получают расплавленный алюминий, осаждающийся на дне электролитической ванны. Алюминий периодически сливают и направляют в отражательную печь для выдержки. Там в него добавляют легирующие добавки и флюс и дегазируют для удаления следов примесей. После этого из алюминия делают отливки или направляют на заводы для производства изделий из алюминия.

Рис. 2. Упрощенная схема получения глинозема

Источник: Ассоциация производителей алюминия Канады

1.3 Производство алюминия

Для производства алюминия применяются технологии двух типов (рис. 3): с самообжигающимися анодами (анодами Зодерберга) и с предварительно обожженными анодами.

Появившиеся раньше самообжигающиеся аноды выполняются на месте из анодной массы, состоящей из прокаленного нефтяного кокса и каменноугольного пека. Они обжигаются за счет тепла, выделяемого расплавленной электролизной ванной. По мере расходования анода в кожух анода подают дополнительную анодную массу, и замены анода не требуется. В электролитические ванны с самообжигающимися анодами периодически вводят глинозем через отверстия, пробиваемые в корке глинозема и застывшего электролита, покрывающей расплавленную ванну. В зависимости от размещения токоподводящих штырей различают самообжигающиеся аноды с верхним токоподводом и с боковым токоподводом. На современных заводах применяются устройства автоматической подачи, устраняющие необходимость регулярного пробивания корки.

Предварительно обожженные аноды изготавливают на электродных заводах из смеси прокаленного нефтяного кокса и каменноугольного пека. Из этой смеси формируют блоки, которые обжигают в печи обжига анодов. Цеха по производству предварительно обожженных анодов часто являются частью алюминиевого завода. Блоки предварительно обожженных анодов постепенно опускают в ванну, по мере расходования, и их нужно заменять до того, как будет израсходован весь блок. Неизрасходованные части анодов, называемые анодными остатками, очищают и отправляют в электродный цех для повторного использования. Загрузка глинозема в электролизную ванну осуществляется через отверстия в корке, пробитые либо по периметру ванны, либо по осевой линии ванны, либо в выбранных местах на осевой линии ванны.

Обычно каждые пять-восемь лет приходится заменять катоды из-за их постепенного разрушения их поверхности, в результате которого расплавленные электролит и алюминий проникают к катодным стержням и стальному кожуху. Изношенные катоды содержат опасные токсичные вещества, такие как цианиды и фториды, и их нужно утилизировать должным образом.

Расплавленный глинозем периодически удаляют из ванны с использованием вакуумного сифона и сливают в тигли. Тигли с жидким металлом транспортируются в разливочное отделение, где алюминий поступает в печи для выдержки металла. В этих печах в металл добавляют легирующие элементы. При окислении расплавленного алюминия, образуется дросс (“съемы”), который удаляют. Дальнейшее окисление дросса происходит в герметизированных контейнерах. В процессе используются подушки из азота и аргона. После этого удаляют натрий, магний, кальций и водород. Состав газа, используемого для обработки, зависит от характера примесей. Для удаления водорода используют аргон или водород; для удаления металлических примесей используют смеси хлора с азотом или аргоном.

Рис. 3. Общая схема электролитического процесса производства алюминия

Источник: Ассоциация производителей алюминия Канады.

2. Источники химических веществ, перечисленных в Приложении C Стокгольмской конвенции

Маловероятно, что производство первичного алюминия является крупным источником выбросов полихлорированных дибензо-пара-диоксинов (ПХДД) и полихлорированных дибензофуранов (ПХДФ). Однако загрязнение ПХДД/ПХДФ возможно из-за использования для плавления в электролитической ванне графитовых электродов. (AEA Technology Environment 1999, р. 63). Обычно считается, что уровни выбросов ПХДД/ПХДФ невелики, и основной интерес вызывает термическая обработка лома (UNEP 2003, р. 73). Это далее обсуждается в приведенном ниже параграфе 2.3.

2.1 Выбросы ПХДД/ПХДФ

Есть лишь ограниченный объем информации об образовании ПХДД/ПХДФ в процессе производства первичного алюминия. В некоторых литературных источниках указывается, что, судя по результатам первых испытаний, выбросы ПХДД/ПХДФ в этом секторе невелики.

Сообщается, что не следует считать вероятными значительные различия в объеме выбросов на тонну произведенного алюминия при использовании самообжигающихся анодов и предварительно обожженных анодов (AEA Technology Environment 1999, р. 63). Результаты исследований источников выбросов и систем предотвращения загрязнений, используемых в процессах изготовления предварительно обожженных анодов, показали, что объем выбросов ПХДД из этих источников невелик. Однако, если применяются соединения или добавки, содержащие хлор, нужно выполнить дополнительную оценку выбросов (European Commission 2001, p. 669).

В некоторых исследованиях изучали содержание ПХДД в парах, образующихся при разливке, поскольку использование хлора для дегазации и присутствие углерода, поступившего с дымовыми газами, могут привести к образованию ПХДД. Данные, полученные из литейных отделений, показали, что выбросы значительно меньше 1 грамма в год (European Commission 2001, p. 289). Возможности образования ПХДД/ПХДФ в процессе рафинирования при производстве первичного и вторичного алюминия не были полностью изучены. Рекомендовано дать количественную оценку этого источника (European Commission 2001, p. 318).

2.2 Выбросы в грунт

Считается, что производство первичного алюминия из руды не связано со значительными выбросами ПХДД/ПХДФ (Министерство охраны окружающей среды Новой Зеландии - New Zealand Ministry for the Environment 2000). В работе Review of Dioxin Releases to Land and Water in the UK (Обзор выбросов диоксина в воду и загрязнение почвы в Соединенном Королевстве) утверждается, что существует возможность небольшого загрязнения ПХДД/ПХДФ при использовании графитовых электродов (UK Environment Agency 1997). Данные шведских исследователей показывают, что шлам из электролизных ванн может содержать 7,8 нг/кг Nordic-TEQ. Однако, если катод выполнен из углеродистого материала высокой степени очистки, и в процессе восстановления не используется хлор и хлорсодержащие материалы, образование ПХДД/ПХДФ не считается возможным.