При отриманні глинозему з бокситів лужним способом Байєра утворюються відходи виробництва - так званий червоний шлам, який складується на величезних шламових полях поблизу глиноземних заводів. Червоний шлам містить луг і важкі метали, тим самим несучи в собі потенційну загрозу для навколишнього середовища. Тому питання його використання в якості сировини, а також повної його утилізації залишаються актуальними до цього дня.
Побічний продукт
Як відомо, будь-яке промислове виробництво, особливо металургія, зв`язане з екологічними ризиками, серед яких переважають викиди забруднюючих речовин в атмосферу, а також утворення і складування шкідливих відходів.
Не є винятком і алюмінієве виробництво. У результаті роботи більшості алюмінієвих заводів утворюються відходи, які завдяки своєму кольору називаються червоними шламами. Вони являють собою густу суспензію з не розчинних у воді силікатів, алюмосилікатів і окислів металів.
Червоний шлам утворюється при очищенні бокситу - основної сировини для виробництва алюмінію - у виробництві глинозему в Байеровом процесі (процес отримання чистого окислу алюмінію). На кожну тонну отриманого оксиду алюмінію припадає в середньому від 360 до 800 кг шламу.
Через відсутність ефективних технологій переробки шлам сьогодні в більшості випадків просто складують на ізольованих територіях - шламосховищах. Площа одного такого шламосховища становить зазвичай 100-200 га, що практично дорівнює території алюмінієвого заводу. Незважаючи на те, що шламосховища облаштовують таким чином, щоб наявні у відходах лугу не могли проникнути в грунтові води, вони в будь-якому випадку представляють загрозу як для навколишнього середовища, так і безпосередньо для організму людини: при попаданні шламу на шкіру її починає роз`їдати.
Після вироблення свого потенціалу території шламосховища, як правило, повертають свій первісний вигляд. Для цього його покривають піском, золою або дерном і садять певні види дерев і трав. Проте до повного відновлення має пройти кілька років (найчастіше кілька десятків років).
Незважаючи на сталий стереотип, багато фахівців сьогодні не вважають червоний шлам відходом, так як він містить значну кількість заліза і алюмінію, і може служити сировиною для отримання різних продуктів. Зокрема, його використовують у цементній промисловості, а також у виробництві будматеріалів і керамічних виробів. Однак поки що лише деякі з цих варіантів реалізуються на практиці. Основна складність полягає у необхідності транспортувати небезпечні шлами на великі відстані до виробників. Тому їх використання найчастіше доцільно лише в безпосередній близькості від шламоотвалов
Способи переробки шламів
Одними з перших здійснити комплексну переробку шламів глиноземного виробництва спробували ще в 1982 році радянські вчені Н.С. Шморгуненко і В.І. Корнєєв. Пропонований вченими спосіб включав в себе отримання суміші червоного шламу і вапняного компонента з наступною термічною обробкою при 1200 градусів з використанням відновника - коксу. В результаті виходив залізовмісний продукт у вигляді окремих незв`язних частинок, який відокремлювався магнітною сепарацією, і шлам. Отриманий шлам змішували з вапняним компонентом і содою і знову піддавали термічній обробці при температурі 1000 градусів. У результаті вилуговування спека можна було отримати глинозем і цемент.
Проте цей спосіб має ряд значних недоліків, що не дозволило застосовувати його на діючих алюмінієвих виробництвах. Серед основних недоліків варто виділити подвійне проведення операції випалу, а також необхідність практично дублювати основне виробництво (так як операція вилуговування суміші, що містить відходи глиноземного виробництва, апаратурно мало відрізняється від операції з вилуговування основної сировини - бокситів), що вимагає великих матеріальних витрат.
Природно, до теперішнього часу було винайдено і запатентовано багато інших способів утилізації червоного шламу. Серед них особливої уваги заслуговує плавильний агрегат `МАГМА`, розроблений російською інжиніринговою компанією `Технологія металів`, що дозволяє організувати повністю безвідходний процес утилізації червоних шламів.
Плавильний агрегат використовується для пірометалургійний переробки червоних шламів методом жидкофазного відновлення оксидів заліза вуглецем по одностадійної схемою або двохстадійною процесом у поєднанні з дугового електропіччю.
Для сушіння вихідних червоних шламів використовується тепло, що знімається з корпусу агрегату жидкометаллическим теплоносієм.
Завантажуваний у агрегат підсушений шлам проплавляються в рідкій шлакової ванні. Вміщені в червоному шламі оксиди заліза відновлюють вуглецем (вугіллям), завантажуються на поверхню розплаву. Відновлене залізо у вигляді чавуну осідає на подині агрегату. Склад переплавленого і відновленого шлаку коригується добавками флюсів виходячи зі схеми подальшого його використання.
При одностадійному процесі переробки червоного шламу одержуваними продуктами є чавун, сировина для додаткового вилучення глинозему або клінкер для отримання глиноземистого цементу. При двостадійному процесі, крім перерахованих продуктів, можливе отримання феросиліцію.
Переробка червоних шламів у АПМ `МАГМА` є повністю безвідходним процесом, так як уловлена в газоочистки пил повертається (вдувається) інжекторами в плавильну камеру агрегату, в шлаковий розплав.
Продуктивність такого агрегату з переробки осушеного до вологості 15% червоного шламу становить 250-380 тис. т на рік. З 1 тонни переробленого червоного шламу проводиться до 350 кг чавуну і до 500 кг глиноземистого клінкеру.
Тим не менш, всі відомі на сьогодні способи утилізації червоного шламу є досить витратними, і їх впровадження не можуть собі дозволити більшість алюмінієвих заводів. Рекультивація залишається найбільш простим рішенням проблеми відходів.
Українські реалії
В Україні щорічно утворюється до 1 млн. т червоного шламу. У більшості випадків він осідає в шламонакопичувачах, піддаючи тим самим небезпеки людей, що проживають на прилеглих територіях. Тільки за поточний рік на Миколаївського глиноземному заводі вже 2 рази (у лютому та березні) відбулося розпорошення шламу з шламосховища № 2. Але незважаючи на це в Україну поки що навіть на папері немає проектів з утилізації червоних шламів. Всі вони вважаються досить дорогими і тому недоцільними.
Поки здійснюється лише пряме використання шламу в якості сировини для одержання деяких продуктів. Так, за минулий рік Миколаївським глиноземним заводом було реалізовано близько 216 тис. т такої шламу - в основному, для виробництва цементу і мінеральних добрив. А з огляду на невисокий залишкової кількості заліза, його використовували на Маріупольському меткомбінаті ім. Ілліча. На підприємстві розглядають також проект з добавці шламу в асфальтобетон для отримання більш міцного покриття на дорогах.
Ольга Фоміна
http://www.rusmet.ru/