Образование газов при электролитическом производстве алюминия

В прошлом основные экологические проблемы алюминиевой промышленности были связаны, главным образом, с выделени­ем фторидов из электролизеров. Сейчас многие заводы, особен­но за рубежом, достигли существенного прогресса в уменьшении этих и других выбросов.

Поскольку выделение газов при электролизе алюминия прак­тически невозможно прекратить полностью, проектирование, расположение и сооружение алюминиевых заводов имеют опре­деленные традиции, основанные на практическом опыте. Цехи электролиза, имеющие большую длину (до 750 м) располагают с учетом розы ветров, стремясь улучшить их проветривание и причинить наименьший вред окружающей среде.

Проведение таких технологических операций как выливка металла, замена анодов и токоподводящих штырей, обработка корки электролита, ликвидация анодных эффектов, не может быть осуществлено при полностью герметизированной ванне, и поэтому выделения газообразных и мелкокристаллических видов сырья неизбежны. Среди выделений наибольшую опасность представляют фторидные соединения, которые влияют на сани­тарно-гигиенические условия работы обслуживающего персона­ла и окружающую среду, в основном на растительный мир, так как некоторые растения чувствительны даже к весьма неболь­шим количествам фторидов. Выделения фтористых соединений влияют также и на экономику производства, так как являются причиной коррозийных проблем, а их потери составляют замет­ную долю материальных затрат.

Газовая составляющая потерь зависит от типа используемых анодов. Электролизеры с ОА свободны от смолистых погонов и пиролизных продуктов. Электролизеры с самообжигающимися анодами, даже после спекания последних, выделяют 2-3 кг смолистых веществ на 1 т алюминия, наработанного ванной.

Общий расход фторидов при электролизе составляет 20-50 кг на тонну произведенного алюминия, и большая часть из них удаляется из ванны с отходящими газами.

Однако в газовой фазе потерь доминирующая роль принадле­жит сумме оксида (СО) и диоксида (СО₂) углерода, но в ней содержатся также и другие соединения — SO₂, CF₄, C₂F₆, SiF₄, HF, A1₂O₃, а также смолистые возгоны из анодов. Помимо газо­вой составляющей в отходящих газах имеются также выделения в виде твердых веществ.

Значительное количество твердых отходов образуется при проведении капитального ремонта электролизеров. Эти отходы содержат фтористые и другие соединения, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду, и в том числе на водные источники.

Производственный цикл большинства промышленных пред­приятий представляет собой открытую несбалансированную си­стему, характеризующуюся образованием большого количе­ства твердых, жидких и газообразных отходов.

Зарубежная алюминиевая промышленность практически за­вершила переход на электролизеры с ОА. Среди прочих преиму­ществ данные электролизеры обеспечивают более высокие по­казатели по экологической безопасности производства, чем при использовании электролизеров с СОА. Это характеризуется практически полным отсутствием пыли электрофильтров, шламов газоочистки, хвостов флотации и смолистых веществ, а также неорганической пыли, что позволило снизить выброс фтора до 1-2 кг/т А1. В то же время этот показатель на россий­ских заводах в несколько раз выше.

В процессе электролиза из него выделяются газообразные и твердые вещества, которые уносятся естественной аэрацией и газоотсосом от электролизеров. Кроме того, образуются отходы (угольная пена, шламы газоочистки, отходы отработанной фу­теровки электролизеров и пр.). Все выделения из электролизе­ров и образующиеся отходы негативно воздействуют на окружа­ющую среду.

Выделяющиеся в процессе электролиза анодные газы содержат СО₂, СО, SO₂, HF, H₂S, а также угле- и кремнефториды, дисульфид углерода, пары воды и смолистые вещества. В состав последних входит несколько десятков органических соединений, и в том числе полиароматические углеводороды (ПАУ). Рассмот­рим качественный состав электролизных газов более подробно.