Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части III Приложения C (стр. 7 )

Достижимый эксплуатационный уровень выбросов ПХДД/ПХДФ в секторе производства первичного алюминия, ассоциируемый с НИМ: < 0,1 нг I-TEQ / нм3

Ссылки на литературу

AEA Technology Environment. 1999. Releases of Dioxins and Furans to Land and Water in Europe. Prepared for Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Germany, on behalf of European Commission DG Environment.

Aluminium Association of Canada. aac. aluminium. qc. ca/anglais/production/index. html.

BCS Inc. 2003. U. S. Energy Requirements for Aluminum Production: Historical Perspectives, Theoretical Limits and New Opportunities. Prepared under contract for the United States Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy.

Energetics Inc. 1997. Energy and Environmental Profile of the U. S. Aluminum Industry. Prepared for the United States Dept of Energy, Office of Industrial Technologies, Maryland. www. oit. doe. gov/aluminum/pdfs/alprofile. pdf.

ESP Environmental Ltd. 2000. Anglesey Aluminum Dioxin and Furan Emission Survey. ESP Environmental Ltd, Carmarthenshire, Wales.

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.

Kucherenko A., Kluyev N., Yufit S., Cheleptchikov A. and Brodskj E. 2001. “Study of Dioxin Sources in Krasnoyarsk, Russia.” Organohalogen Compounds 53:275–278.

New Zealand Ministry for the Environment. 2000. New Zealand Inventory of Dioxin Emissions to Air, Land and Water, and Reservoir Sources. www. mfe. govt. nz/publications/hazardous/dioxin-emissions-inventory-mar00.pdf.

SNC-Lavalin Environment. 2002. Evaluation of Feasibility and Roadmap for Implementing Aluminium Production Technologies That Reduce/Eliminate Greenhouse Gases and Other Emissions. Prepared for Environment Canada.

UK Environment Agency. 1997. A Review of Dioxin Releases to Land and Water in the UK. Research and Development Publication 3. Environment Agency, Bristol, United Kingdom.

UNEP (United Nations Environment Programme). 2005. Standardized Toolkit for Identification and Quantification of Dioxin and Furan Releases. UNEP, Geneva. www. pops. int/documents/guidance/Toolkit_2005.pdf.

USGS (United States Geological Survey). 2001. Technological Advancement: A Factor in Increasing Resource Use. Open-File Report 01-197. pubs. usgs. gov/of/of01-197/html/app2.htm.

Welch B. J. 1999. “Aluminum Production Paths in the New Millennium.” Journal of Metals 51:5. www. tms. org/pubs/journals/JOM/9905/Welch-9905.html.

World Bank. 1998. “Industry Sector Guidelines – Aluminum Manufacturing.” In: Pollution Prevention and Abatement Handbook. World Bank, Washington, D. C.

(iii) Производство магния

Резюме

Сырьем для производства магния служит либо неочищенный хлорид магния в процессе электролиза расплавленной соли, либо оксид магния, подвергаемый восстановлению ферросилицием или алюминием при высоких температурах. Вторичный магний может быть извлечен из различных отходов (например, из асбестовой крошки).

Добавление хлора или хлоридов, присутствие углеродных анодов или высокие температуры на отдельных стадиях технологического процесса производства магния могут повлечь образование химических веществ, перечисленных в токгольмской конвенции, и их выброс в атмосферу и воду.

Альтернативная технология может предусматривать применение неграфитовых анодов, что устраняет источник загрязнения перерабатываемого материала углеродом, и применение активированного угля. Однако достижимая эффективность процесса, соотносимая с НИМ, зависит от используемой технологии и методов очистки выбросов в атмосферу и водную среду.

1. Описание технологического процесса

Существует два основных технологических маршрута, используемых для производства металлического магния. Первый процесс выделяет из сырьевых материалов хлорид магния и преобразует его в металл посредством электролиза расплавленной соли. Процесс второго типа основан на восстановлении оксида магния ферросилицием или алюминием при высоких температурах. Ниже описываются примеры реализации процессов этих двух типов.

Магний может быть извлечен и выплавлен также из многих видов магнийсодержащего вторичного сырья (Всероссийский алюминиево-магниевый институт ВАМИ - VAMI, 2004).

1.1.  Процесс производства магния из магнийоксидных минералов

Процесс позволяет производить магний из различных видов оксидного минерального сырья: магнезита, брузита, серпентина и др. Он пригоден также для производства магния из сырьевых материалов, содержащих сульфат магния, или их смеси с хлоридами, включая морскую воду. Во всех случаях хлор, получаемый в результате электролиза, утилизируется и получает применение для преобразования оксида или сульфата магния в хлорид магния (VAMI 2004).

Процесс включает в себя следующие стадии (см. рис. 4):

1.  Выщелачивание сырья соляной кислотой и очистка получаемого раствора;

2.  Сепарация продукта, содержащего хлорид магния, в форме синтетического карналлита или смеси хлоридов из упомянутого раствора;

3.  Обезвоживание названного продукта в кипящем слое потоком горячих газов, содержащих хлористый водород, с выходом твердого обезвоженного продукта, содержащего не более чем по 0,3 вес.% оксида магния и воды;

4.  Подача указанного продукта в электролизеры или главный агрегат поточной линии и его электролиз с выходом магния и хлора.

Хлор, получаемый при электролизе, подается в горелки печей кипящего слоя, где он преобразуется в хлористый водород (HCl). Уходящие газы печей кипящего слоя, содержащие HCl, орошаются водой для получения соляной кислоты, используемой для выщелачивания сырья, либо нейтрализуются водной суспензией оксида магния для получения раствора хлорида магния.

Отработанный электролит, образующийся в процессе электролиза, используется для производства синтетического карналлита. Все хлорсодержащие отходы утилизируются, в результате чего получают нейтральные оксиды. В этом состоит важное преимущество процесса с экологической точки зрения.

Рисунок 4. Схема технологического процесса производства магния из магнийоксидных минералов

Источник: VAMI 2004.

1.2.  Процесс Пиджона (Pidgeon) (процесс термического восстановления)

В процессе Пиджона магний производится под вакуумом и при высоких температурах из обожженного доломита с использованием кремния в качестве восстановителя. В этом процессе мелкораздробленный доломит (карбонат магния и кальция) подается во вращающиеся обжиговые печи, где он подвергается обжигу до выделения диоксида углерода, в результате чего получают обожженный доломит. Затем обожженный доломит подвергают размолу в валковой мельнице и смешивают с тонкоизмельченными ферросилицием и плавиковым шпатом. Дозируемые количества обожженного доломита, ферросилиция и плавикового шпата в тонкоизмельченном состоянии взвешивают партиями и смешивают в ротационном смесителе. Полученную смесь брикетируют в брикетировочных прессах (материал web-сайта Noranda Magnesium).

Затем брикеты транспортируют к восстановительным печам. Операция восстановления представляет периодический процесс с выделением магния в форме пара. Пары магния конденсируются в охлаждаемой водой секции реторты за стеной печи. После удаления из печи магниевый крон выжимается из цилиндрического патрубка в гидравлическом прессе. Остаток от восстановительной завалки удаляется из реторты и направляется на свалку.

Рис. 5 иллюстрирует схему процесса.

Рисунок 5. Технологическая схема процесса: магниевый завод Timminco

Источник: Hatch and Associates, 1995.

 

 

1.3.  Различные процессы и подходы

Различные термические процессы для производства магния используются во многих странах. В общих чертах они основываются на процессе Пиджона, разработанном ва Канаде в 1940-х годах. Обожженный доломит (CaO:MgO) сплавляется с ферросилицием (FeSi) в вакууме. Магний выделяется из плавки испарением и конденсируется вне реактора с образованием металлического осадка, который может быть извлечен и сформован в слитки для промышленного использования. Во многих случаях реторта нагревается углем. Это может привести к значительным эмиссиям стойких органических загрязнителей.

В качестве отходов образуется шлак, содержащий смесь силикатов железа и кальция с определенным количеством непрореагировавшего оксида магния, и зола от сжигания угля также должна быть удалена. Используемая для охлаждения вода загрязняется отходами процесса.

Процессы будут зависеть от природы имеющихся сырьевых материалов, размера предложенной установки, имеющейся инфраструктуры и местных условий. В настоящее время имеются улучшенные процессы, позволяющие минимизировать воздействие на окружающую среду вследствие уменьшения потребления энергии. Однако, эти процессы имеются только в лицензированном виде и, таким образом, могут быть совсем не доступны. Один процесс, который осуществляется почти непрерывно, был разработан в Южной Африке; он реализуется при атмосферном давлении (Mintek процесс) и доступен при наличии лицензии. Эффективный контроль выбросов зависит от точной спецификации предприятия и эффективной эксплуатации с целью минимизации потребления энергии при максимальном превращении сырья в конечный продукт. Имеется ряд подходов, и их выбор будет зависеть от реального сочетания экономических и технологических требований. Необходимо приспособить соответствующую систему контроля загрязнения воздуха и обеспечить надлежащую установку, чтобы обращаться с твердыми отходами и их удалением.

Выбор процесса, который минимизирует потребление энергии, может одновременно обеспечить минимизацию образования стойких органических загрязнителей. Отсюда непрерывные процессы имеют тенденцию к большей энергоэффективности, так как требуют меньше тепла для возвращения реактора к рабочей температуре между циклами. Один широко используемый процесс с доступной лицензией – это процесс Magnatherm, в котором для нагрева реторты вместо угля используется электрический индуктор. В результате, не происходит выделения стойких органических загрязнителей за счет топлива. Процесс также осуществляется в полунепрерывном режиме и при меньшем вакууме, чем на установке для первоначального процесса Пиджона. Нагрев с использованием нефти или газа вместо угля может в значительной степени уменьшить количество образующихся стойких органических загрязнителей и этот способ рекомендован, если система поставок таких видов топлива является надежной.