В начало Написать нам Карта сайта | RSS
Уральский рынок металлов


Предлагаем Вам разместить информацию в бегущую строку - 1000 рублей в месяц - за каждые 10 слов | Ежедневно посетители сайта смогут видеть информацию о Вашем предприятии. | Минимальные затраты - максимальный результат!!!
Новости Журнал О компании Статьи Аналитика Тендеры Рекламодателям Подписчикам Форумы Бизнес-навигатор Карта сайта Мероприятия Вопросы-ответы
В начало // Журнал / Все номера / УРМ №3 (март 2000) / Красные шламы: отстойник или Клондайк"
← оглавление номера

Новые проекты:

Красные шламы: отстойник или Клондайк"

  

 

…В окрестностях города Карабаш (Челябинская обл.) запросто можно снимать фантастические фильмы об угасании великой марсианской цивилизации: безжизненные холмы и горы, пыль и грязь… Все это - отвалы местного медного производства. Большинство крупных металлургических предприятий Урала десятилетиями накапливают свои отвалы, отходы производства, далеко не безвредные для окружающей среды. Иногда дело оборачивается настоящей экологической катастрофой, как это было минувшей осенью в Качканаре, когда была прорвана плотина шламохранилища, и вода из отстойника ГОКа затопила всю округу.

Накопление отвалов предусматривается проектом строительства предприятия, отходы неизбежно образуются в технологическом цикле при извлечении из минерального сырья таких металлов, как железо, медь, ванадий, алюминий и др. Возможна ли переработка минерального сырья с полным использованием отходов для получения ценных технических продуктов? Современная наука, разрабатывающая новые высокие технологии, отвечает - можно! Рассмотрим эти возможности на примере отходов переработки глиноземсодержащего сырья на уральских алюминиевых заводах - УАЗ и БАЗ.

Мины замедленного действия

Как известно, бокситы - это горная порода, состоящая в основном из гидроксидов и оксидов алюминия, железа, кремния, титана и др. Большая часть мирового производства глинозема ведется по способу Байера, по которому для производства 1 т товарного глинозема расходуется 2,6 т боксита, 60-100 кг каустической щелочи, 30 кг известняка. При этом примерно 1,3 т уходит в отвалы, представляющие собой концентрированные суспензии, которые называют красными шламами (КШ); они имеют высокое (до 40 %) содержание оксида железа.

Красный шлам удаляется из глиноземного цеха за пределы территории завода в виде пульпы и складируется на специально оборудованной площадке - так называемом шламовом поле. Шлам намывается в виде длинных усеченных пирамид высотой до 20-26 м. Непрерывное увеличение производства глинозема и вовлечение в переработку низкокачественных бокситов с повышенным выходом шламов ведет к росту объемов складируемых шламов. Предполагается, что к 2010 г. количество КШ увеличится более чем в 2,5 раза от современного уровня.

Так, за 60 лет эксплуатации глиноземного цеха Уральского алюминиевого завода построено три шламохранилища, в которых накоплено более 63 млн. т красных шламов. Шламоотвал ? 1 занимает площадь 80 га, он полностью рекультивирован, покрыт слоем плодородной почвы толщиной не менее 0,5 м и засеян травой. Шламоотвал ? 2 состоит из двух карт общей площадью 190 га. Карта ? 1 - 90 га полностью отработана, шлам намыт до отметки 26 метров. Начата рекультивация карты: шлам покрывают строительным мусором, вскрышными породами щебеночного карьера, шламом очистных сооружений бытовой канализации и почвой со строительства шламоотвала ? 3. Шламоотвал ? 3 - планируемая площадь 247 га, планируется заполнить за 30-35 лет.

Примерно подобная же картина и на Богословском алюминиевом заводе: шламохранилища занимают площадь более 400 га, накоплено в них более 40 млн. т красных шламов.

Шламохранилища, как мины замедленного действия, таят в себе постоянную экологическую угрозу. Они аккумулируют дождевые стоки, постоянно есть опасность проникновения ядовитых стоков в окружающую среду. Поэтому от службы эксплуатации требуется постоянный контроль за состоянием шламовых полей и обеспечение баланса шламохранилищ по воде и шламу. Поля занимают огромные площади, сотни гектаров земли, которые нередко превосходят площади заводов, а затраты на строительство каждого шламохранилища исчисляются десятками миллионов рублей.

В Уральском регионе хозяйственная деятельность уже привела к существенному локальному ухудшению среды обитания, что обуславливает высокий уровень заболеваемости среди населения. Сформировались обширные антропогенные очаги загрязнения почвы, воды и воздуха. Вокруг обоих заводов (УАЗ и БАЗ) значительные загрязнения атмосферы, поверхностных вод, земной поверхности.

Скандий и итрий из шламовых полей

В то же время эти отходы представляют собой огромный источник многих ценных компонентов, они содержат в своем составе железо - до 40%, алюминия - до 16 %, а также кальций, кремний, титан, цирконий, ниобий, галлий и даже золото. Особый интерес представляют редкоземельные элементы- скандий и иттрий. Содержание скандия в КШ составляет 80 - 120 г/т , иттрия до 300 - 400 г/т.

Скандий - перспективный легирующий элемент для алюминиевых сплавов, он оказывает модифицирующее влияние на структуру слитков, способствует формированию субзернистой структуры в деформируемых полуфабрикатах. Легирование алюминиевых сплавов скандием привело к созданию сплавов с существенно более высокими характеристиками: удельной прочности, свариваемости, деформируемости, что позволило ракетной технике создать и внедрить в серийное производство крупногабаритные, геометрически сложные силовые штампосварные конструкции с минимальным полетным весом. Скандий не имеет своих собственных минеральных источников, пригодных для промышленной разработки. Основные проблемы в применении сплавов со скандием в авиа-, судо-, и автомобилестроении - высокая стоимость алюминиевоскандиевой лигатуры и сплавов, хотя испытания образцов изделий из сплавов со скандием, проведенные на фирмах “Форд“ и “АвтоВАЗ“, показали хорошие результаты. Он обеспечивает кардинально новые потребительские качества товара, где требуются изделия с высокими удельными прочностными характеристиками. Скандий при использовании его в осветительных приборах, лазерах, алюминиевоскандиевых сплавах и ряде других случаев не имеет аналогов.

В СССР была разработана программа по созданию производства скандия и его лигатуры. При этом предполагалось производить лигатуру: в 1990 г. - 250 т, в 1995 г. - 500 т, в 2000 г. - 1000 т. В основном на двух предприятиях: Прикаспийском ГМК (г. Шевченко, Казахстан ) и Лермонтовском ГХРУ (г. Лермонтов, Ставропольский край) на базе переработки Мангышлакских урано-редкоземельных фосфоритов. Другие производители оксида скандия - Усть-Каменогорский ТМК (Казахстан) и Березниковский ТМК (“Ависма”, Пермская обл.). Там производство скандия было связано с переработкой ильменита и отходов его переработки на титан, они имели небольшие объемы производства, исчисляемые до 100 кг/год оксида скандия. Себестоимость оксида скандия на “Ависме” превышает 00/кг, Stanford Materials Company предлагает лигатуру 98%Аl+2%Sc по цене 0 - 300/кг (декабрь 1999 г.). Для широкого применения сплавов необходимо снижение стоимости лигатуры в 5 - 8 раз.

Оценивая состояние скандиевой продукции в России в целом, отметим, что как в России, так и в СНГ, в настоящее время нет реального переработчика бедного скандиевого сырья. Среди российских источников этого сырья наиболее перспективны и экономически выгодны для извлечения скандия именно отходы глиноземного производства. применение методов физического обогащения позволяет получать концентрат с содержанием оксида скандия до 360 г/т, а дополнительное использование классификации и химической активации увеличивает извлечение в концентрат и повышает содержание до 400 г/т. Эти показатели на порядок превышают содержание скандия в концентрате Западной Австралии. Этот проект ведет американская компания “Ашуг Технолоджи”, планируемый масштаб выпуска оксида скандия 40 т/год.

Несколько слов об иттрии. Он также применяется в качестве легирующей добавки, позволяет значительно улучшить механические и коррозионные свойства чугунов и сталей. Добавка 0,1% иттрия повышает предел прочности чугуна при растяжении до 38 кг/мм. Такой чугун имеет износостойкость в 4 раза выше, чем серый. Скорость окисления сталей различных марок с добавками иттрия и других редкоземельных металлов снижается в 11 раз. Введение иттрия совместно с другими лантаноидами приводит к глобуляризации графита.

Новая уральская технология

В настоящее время развиваются два основных подхода в методах решения проблемы переработки красного шлама: пирометаллургический и гидрометаллургический. Первый способ, ориентированный главным образом на крупномасштабное извлечение железа с целью вовлечения его в черную металлургию и получения стройматериалов, весьма трудо- и энергоемок, требует больших капитальных затрат. Микрокомпоненты извлекаются из получаемого после доменной плавки шлака, который подвергается грануляции и измельчению. В МИСИС (Москва ) на базе КЭ ВИМС (Наро-Фоминск) испытана комплексная нитратная схема переработки красных шламов, по которой предполагалось получение пятипроцентного скандиевого концентрата, азотных удобрений и железистого кека. Значительным минусом технологии являются большие затраты азотной кислоты ( в присутствии пероксида водорода).

Институт химии твердого тела УрО РАН (Екатеринбург) совместно с уральским филиалом ВАМИ (Каменск-Уральский) разработали гидрохимический способ переработки КШ , имеющий ряд преимуществ по сравнению с другими известными методами.

Его особенность - предварительное обогащение красного шлама при помощи магнитной сепарации и механической активации, благодаря которым в 2,5 раза повышается содержание в нем скандия и иттрия (до 360, 500 г/т соответственно ). Благодаря обогащению шлама существенно повышается рентабельность его переработки. Далее по технологической схеме предусматриваются следующие переделы: сернокислотное вскрытие магнитного концентрата, последующее выщелачивание и гидролиз; экстракционное или ионообменное селективное концентрирование с осаждением из элюатов богатых концентратов и солей скандия и иттрия. Одновременно из шлама получают железооксидные пигменты, которые испытаны в качестве компонентов красок цветовой гаммы от черного до лимонно-желтого цвета; кислые алюможелезистые коагулянты, проверка их была проведена на станции нейтрализации стоков в г. Краснотурьинске и показала возможность в 1,5 раза интенсифицировать работу очистных сооружений, улучшить качество очистки сточных вод. Потребности в коагулянте для Свердловской области измеряются десятками тысяч т/год.

Из технического оксида скандия (98 - 99%) методом цементации, также разработанным в ИХТТ УрО РАН, получена алюмо-скандиевая лигатура, а из концентрата иттрия - высокочистый оксид иттрия для производства люминофоров. Образцы конечной продукции отвечают техническим условиям.

Отличительная особенность предложенной технологии - это ее блочный характер: выпуск товарной продукции можно организовать по схеме получения либо алюмокальциевых и железосодержащих концентратов, либо скандия или иттрия, либо совместного получения их в зависимости от конъюнктуры рынка. Это значительно сокращает объем инвестиций при организации промышленного производства.

Выполненные технико-экономические исследования подтвердили экономическую целесообразность комплексной переработки бокситов и создания на обоих алюминиевых заводах Урала опытно-промышленных установок по утилизации КШ производительностью 0,5 т оксида скандия, 3,5 т оксида иттрия, 500 т пигмента и до 2 тыс. т алюможелезистого коагулянта в год.

Цеховая себестоимость оксида скандия составит 0/кг, а двухпроцентной алюмоскандиевой лигатуры, произведенной по технологии ИХТТ УрО РАН, не превысит /кг. Ожидаемые затраты на создание участка переработки красных шламов - млн. Окупаемость - 1 год. Кроме того, организация участка позволит резко сократить объем отходов глиноземного производства и улучшить экологическую обстановку в регионе, а в будущем появиться возможность полного использования перерабатываемого сырья (бокситов СУБРа и Среднего Тимана).

Журнал

   
Ваше имя:  
Пароль:     
  запомнить меня
  Регистрация  Забыли пароль?

Бизнес-навигатор

   Меткомплекс
   Наука и образование
   Органы власти
   Отраслевые союзы
   Смежные отрасли


Атомстрой комплекс
ЛитМаш
ЗаводЭкоТехнологий
 
Отраслевая наука 


 
        ООО «УралИнфо»
   Телефон/факс: (343) 350 71 71
   г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58, офис 601        
            urm@urm.ru
пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
«РЎСѓРјРјР° технологий» «Сумма технологий»
продвижение сайта