Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части III Приложения C (стр. 5 )

Мелкие куски металла, возвращаемые в производство, могут содержать ПХДД/ПХДФ, поскольку для дегазации части алюминия, из которой получали заготовки для прессования, использовали хлор или хлорсодержащие материалы.

2.3 Интересные результаты исследований

Есть лишь ограниченная информация по непреднамеренному образованию ПХДД/ПХДФ в этом секторе. Он не считается крупным источником выбросов. В одной работе сообщается, что выбросы диоксинов и фуранов не обнаруживаются (ESP Environmental Ltd., 2000). Однако в работе российских исследователей по выбросам ПХДД/ПХДФ в Красноярске, опубликованной в 2001 г., сделан вывод, что на долю алюминиевого завода приходится 70% выбросов ПХДД/ПХДФ в атмосферу и 22% выбросов ПХДД/ПХДФ на поверхность земли из промышленных источников. (Kucherenko et al. 2001). Необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы показать, является ли производство первичного алюминия заметным источником диоксинов и фуранов.

2.4 Общая информация по выбросам с заводов по производству первичного алюминия

Газы, вызывающие парниковый эффект, являются главными загрязнителями, связанными с производством алюминия. Они образуются при сгорании ископаемых топлив и при расходовании угольных анодов. Кроме того, в результате анодных эффектов образуются перфторуглероды. Помимо газов, вызывающих парниковый эффект, печи для производства алюминия выделяют в атмосферу другие газы, а также некоторые твердых частицы (частицы футеровки электролизных ванн) и жидкие загрязнители (SNC-Lavalin Environment 2002, р. 3:14).

“Использование угольных анодов приводит к выделениям диоксида серы (SO2), карбонил сульфид (COS), полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и оксида азота (NOx). Большая часть серы выделяется из угольных анодов в составе карбонил сульфида, который не полностью окислен до SO2 до выпуска в трубу после газоочистителей электролизного корпуса. Выбросы серусодержащих веществ представлены, в основном, SO2, с небольшим количеством карбонил сульфида. Ожидается, что объем выбросов серусодержащих газов в процессе производства алюминия будет возрастать с увеличением содержания серы в нефтяном коксе, используемом для производства анодов. ПАУ образуются в результате неполного сгорания углеводородов, содержащихся в определенных видах пека, используемого для производства анодов. Использование предварительно обожженных анодов практически исключило выбросы ПАУ, связанные, главным образом, с использованием самообжигающихся анодов. Выбросы NOx происходят, преимущественно, в результате сгорания топлива в печах для обжига анодов ” (SNC-Lavalin Environment 2002, р. 3:14).

“Электролиз глинозема приводит также к выбросам фторсодержащих соединений (частицы твердых фторсодержащих соединений и пары фторводорода) и других вредных веществ. Эффективность удаления фторсодержащих соединений из отходящих газов гидролизеров в современных аппаратах сухой очистки с использованием глинозема в качестве адсорбента превышает 99%. Окончательные выбросы фторсодержащих соединений из современных электролизеров с предварительно обожженным анодом значительно ниже. Наиболее сильные выбросы летучих фторсодержащих соединений из электролизных ванн происходят в процессе замены анодов и охлаждения анодных остатков. Согласно оценкам, они в 4 - 5 раз больше выбросов из труб (после газоочистителей)” (SNC-Lavalin Environment 2002, р. 3:16).

Анодный эффект возникает, когда содержание глинозема падает ниже определенного уровня из-за отсутствия поступления свежего глинозема. Он приводит к образованию перфторуглеродов в электролизных ваннах. Углерод анода реагирует с фтором преимущественно в растворе криолита, поскольку в среде глинозема недостаточно кислорода. Когда возникает анодный эффект, образуются тетрафторид углерода (CF4) и гексафторэтан (C2F6), и происходит резкое повышение напряжения. Количество образовавшихся перфторуглеродов зависит от эффективности контроля питания электролизера глиноземом. В электролизерах, не оборудованных эффективными средствами контроля питания, анодные эффекты могут самым большим источником выбросов перфторуглеродов. На их долю приходится более 50% всех выбросов от плавильного производства (в эквиваленте CO2). Практически любой электролизер с точечным питанием и компьютеризированной системой управления может работать с низкой периодичностью анодных эффектов. В более старых аппаратах, таких как электролизеры с самообжигающимися анодами с верхним и с боковым токоподводом, образуется большее количество перфторуглеродов. В этих устройствах обычно нет отдельных систем контроля, и питание глиноземом не автоматизировано. Средства контроля процесса в современных электролизерах с предварительно обожженными анодами позволяют уменьшить выбросы перфторуглеродов до менее чем 5% от общих выбросов газов, вызывающих парниковый эффект, из плавильного производства. Образование CO2 в процессе расходования анодов является вторым по величине источником для электролизеров, не оборудованных современными средствами контроля процесса (SNC-Lavalin Environment 2002, р. 3:10–11).

Таблица 3 Образование газообразных и жидких веществ, побочных продуктов и твердых отходов при производстве первичного алюминия

Процесс	Выбросы в атмосферуa	Жидкие отходы	Побочные продукты и твердые отходы
Производство глинозема	Твердые частицы	Сточные воды, содержащие крахмал, песок и едкий натр	Красный шлам, оксалат натрия.
Производство анодов	Твердые частицы, фторсодержащие соединения, полициклические ароматические углеводороды, SO2, ПХДД/ПХДФ b	Сточные воды, содержащие взвешенные твердые частицы, фторсодержащие соединения и органические вещества.	Угольная пыль, пек, частицы футеровки электролизных ванн.
Выплавка алюминия	CO, CO2, SO2, фторсодержащие соединения (газообразные и в виде твердых частиц), перфторуглероды (CF4, C2F6), полициклические ароматические углеводороды, ПХДД/ПХДФ b	Мокрые осадители аэрозольных частиц (мокрые электростатические осадители)	Частицы футеровки электролизных ванн, отходы из мокрых осадителей аэрозольных частиц, шлаки.

a. Без учета выбросов, связанных со сжиганием.

b. По данным исследований в Красноярске (Kucherenko et al. 2001).

Источник: Energetics Inc. 1997

3. Альтернативные процессы в плавильном производстве первичного алюминия (новые технологии)

Стокгольмская конвенция заявляет, что при рассмотрении предложений о строительстве нового завода по производству первичного алюминия следует уделять первоочередное внимание альтернативным процессам, методам или практике, которые имеют аналогичную полезность, но при которых предотвращается образование и выброс указанных веществ.

Есть ряд инициатив, направленных на проведение исследований с целью организации производства первичного алюминия с уменьшенными уровнями расхода электроэнергии и выбросов загрязняющих веществ (European Commission 2001, p.335; SNC-Lavalin Environment 2002; Welch 1999; USGS 2001; BCS Inc. 2003, р. 41–58). К этим инициативам относятся следующие:

Инертные аноды: аноды, не содержащие углерода, являются инертными, их размер не изменяется, они расходуются медленно и с выделением кислорода вместо CO2. Использование инертных анодов устраняет необходимость в цехе по производству угольных анодов (и выбросы полициклических ароматических углеводородов);

Смачиваемые катоды: новые материалы или покрытия для существующих катодов, позволяющие повысить эффективность использования электроэнергии;

Вертикальные электроды – низкотемпературный электролиз (VELTE): в процессе используются нерасходуемые аноды из металлического сплава, смачиваемые катоды и электролизная ванна, заполненная глиноземом при относительно низкой температуре 750°C, с находящимися в ванне взвешенными свободными частицами глинозема. Эта технология может обеспечить получение первичного металлического алюминия с более низким расходом электроэнергии, при более низких затратах и с меньшим ущербом для окружающей среды, чем обычный процесс Холла-Эру;

Технология со стеканием алюминия по наклонной поверхности катода: предусматривает покрытие катодов электролизера дибромидом титана. При этом не создается слой накапливающегося металла, благодаря чему уменьшается расстояние между анодом и катодом, уменьшается требуемое напряжение и теплопотери;

Карбометрический метод: позволяет получать алюминий с использованием химической реакции (карбометрическое восстановление), протекающей в реакторе. Для этого требуется меньше пространства, чем в процессе Холла-Эру. Эта технология дает возможность значительно уменьшить расход электроэнергии и избежать вредного воздействия на окружающую среду в виде выбросов перфторуглеродов вследствие анодных эффектов на угольных электродах, опасной отработанной футеровки ванн, а также выбросов углеводородов при обжигании расходуемых угольных анодов;

Технология с использованием каолинита: производство алюминия путем восстановления хлорида алюминия в составе глин выглядит привлекательным, поскольку для этого есть легкодоступные запасы сырья и не требуется больших затрат. Термодинамические условия этого процесса способствуют быстрому протеканию реакций конверсии. Технология характеризуется низким расходом электроэнергии и отсутствие остатков боксита.

4. Основные и дополнительные меры

Ниже рассмотрены основные и дополнительные меры по снижению выбросов ПХДД/ПХДФ, связанных с производством первичного алюминия.

Степень уменьшения выбросов, которую можно обеспечить применением лишь основных мер, определить трудно. Поэтому рекомендуется рассмотреть возможность применения как основных, так и дополнительных мер на существующих заводах.

Следует отметить, что никаких дополнительных мер специально для снижения объема непреднамеренного образования ПХДД/ПХДФ при работе плавильных печей производства первичного алюминия разработано не было. Далее указаны общие меры, которые могут помочь уменьшить выбросы загрязняющих веществ при работе плавильных печей производства первичного алюминия, включая выбросы ПХДД/ПХДФ.