Отходы электролизеров алюминиевых производств в мире уже достигли нескольких миллионов тонн и продолжают накапливаться с каждым годом. Мировая практика их обезвреживания сводится в основном к смешиванию с известью и захоронению смеси в гидроизолированных хранилищах, хотя есть частичные примеры термического и достаточно убыточного обезвреживания.

На российских заводах, по экспертным оценкам, такие отходы в расчёте на одну тонну произведённого металла достигают 75 килограммов с содержанием до 20% соединений фтора. Учёные Иркутского национального исследовательского технологического университета (ИрНИТУ) предложили инновационный метод, объединяющий термические и гидрохимические способы переработки отходов футеровки (футеровка – расходуемый компонент  электролизера; она состоит из огнеупорной и углеродной частей и контактирует с расплавленным алюминием и электролитом из фтористых солей; содержит вредные компоненты и классифицируется как опасный техногенный продукт). Этот метод позволяет решить экологические проблемы производства алюминия и обладает положительным экономическим эффектом.

В настоящее время алюминий получают из глинозёма электролизом расплавленных солей. Поскольку окись алюминия плавится при температуре выше 2000 °С, в качестве растворителя применяют криолит (вещество, в состав которого входит фтор, алюминий, натрий) с температурой плавления около 1000 °С. Однако криолит по отношению ко всем веществам, кроме графита, очень агрессивен, так что электролизер внутри обкладывают графитом, который служит катодом.

футеровка_подины_электролизера  

«Срок службы одного электролизера может составлять несколько лет в зависимости от качества материалов. Футеровка днища электролизеров пропитывается различными фазами солей. На стадии капитального ремонта электролизера футеровка в виде твёрдого спека всевозможных веществ представляет собой серьёзную проблему. Технология переработки является очень сложным процессом. При демонтаже футеровки её остужают водой, при этом выделяются цианиды и другие вредные вещества, которые требуют длительного разложения. В местах хранения отработанной футеровки происходит серьёзная техногенная нагрузка на окружающую среду. Периодически алюминиевые заводы продают её в чёрную металлургию, однако, это невыгодно, так как по сути они теряют дорогостоящее сырьё в виде ценных составляющих – фтористых солей и углерода», – рассказывает начальник отдела инновационных технологий Физико-технического института ИрНИТУ Виктор Кондратьев.

Специалисты университета предложили перерабатывать отходы футеровки и получили предварительные положительные результаты. «Разогревая футеровку в экономичных устройствах типа индукционных печей, мы достигнем того, что фаза фтористых солей потеряет вязкость и легко отделится от графитовой части, которая становится практически безвредной. Испарения фтористых солей при этом направляются в существующие системы очистки электролизных газов, где адсорбируются на поверхности глинозёма и далее используются повторно в технологии электролиза. Фтористые соли перерабатываются во фтористый алюминий, имеющий высокую стоимость», – пояснил Виктор Кондратьев.

Новая технология создаётся в рамках проекта ИрНИТУ «Разработка и испытания эффективного пиролитического способа переработки отработанной футеровки алюминиевых электролизеров», поддержанного Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Также поддержали проект Минпромторг России и Технологическая платформа «Материалы и технологии металлургии».

Участок_футеровки_подины_электролизера

Индустриальный партнёр проекта ИрНИТУ – Красноярский алюминиевый завод, второй крупнейший производитель алюминия в мире, основная площадка для опытной эксплуатации и внедрения инновационных разработок РУСАЛа. Предприятие финансирует затраты на оборудование опытного участка, на котором пройдут испытания новой технологии.

«При достижении положительных результатов нашу технологию можно будет масштабировать на другие алюминиевые заводы страны», – отметил начальник отдела инновационных технологий Физико-технического института ИрНИТУ.

Источники

Как обезвредить фторсырьё?
Наука и технологии РФ (strf.ru), 14/04/2016

Похожие новости

  • 28/10/2016

    Иркутские и красноярские ученые разработали теплообменник для алюминиевого производства

    ​Ученые ИРНИТУ совместно с коллегами из Сибирского федерального университета создали теплообменник, повышающий энергоэффективность алюминиевого производства.  Работа выполнена совместно в рамках проекта по постановлению Правительства РФ № 218 (кооперация вузов и предприятий высокотехнологичного производства) "Разработка сверхмощной, энергоэффективной технологии получения алюминия РА-550" по заказу ОК РУСАЛ.
    1016
  • 24/10/2018

    Ученые СФУ получили грант на исследование, которое избавит город от «черного неба»

    ​Ученые СФУ получили грант на два года от Российского фонда фундаментальных исследований. Физикам выделяют 2 миллиона в год на разработку новой методики расчета распространения вредных примесей в воздухе.
    205
  • 17/12/2018

    Ученые из Иркутска создадут особый асфальт для сибирского климата

    Новую модификацию битума представят ученые из Иркутской области. Для создания уникальных асфальто-бетонных смесей специалисты используют передовой опыт канадских коллег. Завершить исследования планируется к концу 2020 года.
    82
  • 13/03/2017

    Ученые СФУ определят качество асфальта

    ​В этом году обещают выделить большие деньги на ремонт дорог. Но ведь каждый год улицы покрывают новым асфальтом, только хватает его ненадолго. Через несколько месяцев дороги вновь в колдобинах. Как определить качество полотна на начальном этапе, чтобы призвать дорожников к ответу? Ученые СФУ предлагают исследовать качество дорожного покрытия с помощью передвижной лаборатории, которую усовершенствовали в университете.
    921
  • 19/05/2017

    В СФУ научили летать беспилотники на малой высоте

    ​В Сибирском федеральном университете разработали специальный прибор, который позволит беспилотным летательным аппаратам самостоятельно ориентироваться на малых высотах до десяти метров. Приборы, которые есть сейчас, не позволяют получать точные данные о высоте полета.
    902
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    926
  • 01/08/2017

    В РФ создано акустоэлектронное устройство с диапазоном в два раза больше, чем у аналогов

    ​Исследователи из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Москве и Сибирского федерального университета (СФУ) создали эффективное акустоэлектронное устройство на основе синтетических алмазов, сообщила в понедельник пресс-служба СФУ.
    787
  • 12/10/2016

    Проект «Алюминиевая долина» получит мощный научный ресурс

    ​В Красноярском крае идет подготовка к реализации проекта "Алюминиевая долина" - особой промышленно-экономической зоны предприятий алюминиевой отрасли. Предполагается, что научное сопровождение, разработку новых технологий и продукции, а также подготовку кадров для ассоциации предприятий в рамках проекта обеспечит и Сибирский федеральный университет.
    1203
  • 25/07/2016

    Красноярские ученые испытали сверхпрочную деревянную крышу

    ​Уникальный эксперимент провели в лаборатории СФУ. Там на прочность испытали новую разработку - деревянную крышу, которая в теории гораздо надежнее железобетонных конструкций. На вершину крыши грузят десятки бетонных блоков, общая масса - несколько тонн.
    1148
  • 29/12/2016

    Ученые СФУ презентовали антенны для сетей четвертого поколения

    ​Два проекта ученых Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ были представлены на национальной выставке-форуме "ВУЗПРОМЭКСПО-2016", прошедшей в Москве с 14 по 16 декабря 2016 года. Обе разработки выполнены совместно со стратегическим партнером ""Информационные спутниковые системы" имени академика М.
    1207