Трудно переоценить значение алюминия в современном мире. Потребность, в этом самом распространенном на Земле металле, растет.
На сегодняшний день, производство алюминия традиционным методом достигло своего максимума. Увеличение производства возможно только за счёт строительства новых заводов, что неизбежно приведёт к ещё большему увеличению расхода электроэнергии и загрязнению окружающей среды.
Мы предлагаем метод получения алюминия путем использования новой технологии электролиза глинозема в низкотемпературном (рабочая температура составляет всего 700ºС) калиевом криолите.
Технология позволяет уменьшить себестоимость первичного алюминия в два раза.
Вместо неизбежного, при существующей технологии, выброса в атмосферу парниковых газов, при использовании нашей технологии, в атмосферу отдаётся чистый кислород.
Использование нашей технологии позволяет полностью отказаться от использования угольных электродов, заменив их биполярными коаксиальными анодами.
Серьёзно, до 40%, снижается потребление электроэнергии. Наша технология предусматривает использование электроэнергии только в процессе электролиза, другие процессы, связанные с получением расплавов для технологических электролитов, осуществляются с использованием органических источников тепла (природный газ, в том числе попутный, дизельное топливо, и т.п.).
Мы уверены в том, что будущее производства алюминия за нашей и ей подобными инновационными технологиями. Надеемся, что технологический прорыв начнется именно в нашей стране.

Необходимый и неизбежный выбор

Известно, что сегодня при производстве одной тонны «обычного» алюминия в окружающую среду выбрасывается около одиннадцати тонн вредных веществ. Потребность промышленности в алюминии составляет сотни тысяч тонн в год. Получается, что изготовление этого металла наносит колоссальный вред экологии.
Совокупность вредных выбросов в атмосферу называют углеродным следом – экологической оценкой стоимости продукта в углеродных единицах. Чем его значение выше, тем сильнее вред окружающей среде.
Последствия этого – появление парникового эффекта. Он негативно влияет на все живое – растения, животных, а, кроме того, может привести к изменению климатических условий. Чтобы этого не произошло, предприятия стали переходить на «зеленые» способы производства – такие, которые не будут вредить экологии.
При производстве алюминия количество вредных выбросов в атмосферу огромно – буквально каждая стадия процесса делает свой «вклад» в усиление парникового эффекта
Наибольшее количество выбросов – около 75 % – идет на стадии электролиза. Это самый длительный по времени и самый затратный по энергоемкости процесс – для производства одной тонны продукта нужно 20 000 кВт/ч. Именно поэтому производственные мощности размещают вблизи электростанций.
А если при этом угольный анод заменить на инертный, то количество выбросов снизится к минимуму. Именно на таком принципе основано изготовление «зеленого» алюминия.
Как работает инертный анод: в процессе электролиза обычный – угольный – анод сгорает. Если сделать его из несгораемого материала (керамика, сплав), то полностью исключатся парниковые выбросы: углекислого и угарного газа, паров ароматических углеводородов, бензопирена и серы. Углеродный след от такого производства в десятки раз ниже, чем при стандартном процессе, и составляет всего 10 кг газа на одну тонну алюминия.
Кроме того, эта технология имеет и другой положительный результат – в процессе работы инертного анода в больших количествах выделяется кислород. Так, один такой электролизер с инертным анодом в процессе работы выделяет такой же объем кислорода, как 70 га леса. Дополнительный бонус – себестоимость производства алюминия по такой технологии ниже, чем изготовления металла обычным, «грязным» способом.

Чистый алюминий совершенно идентичен по свойствам обычному, вот только вреда природе его изготовление не наносит
Производительность одного такого электролизера – тонна металла в сутки. Получается, что заводы по производству чистого алюминия могут практически полностью удовлетворять потребности различных промышленных предприятий в алюминиевом прокате.
Разговоров о «чистом алюминии» много, но которого реально нет. Есть мечты о таковом. Существующие технологические подходы имеют встроенные тормоза, сдерживающие прогресс. Вот некоторые из них. Несколько десятилетий производители алюминия говорят о целесообразности замены угольных, сгорающих анодов на не сгораемые инертные аноды, но практически ни чего реально не делают по причине увеличения расхода электроэнергии т.е. росте себестоимости получаемого первичного алюминия. Получается экономически выгоднее платить экологические налоги и штрафы чем покупать дополнительную электроэнергию для компенсации изъятых расходуемых угольных анодов.
Заменяемые угольные аноды надо производить. При этом само производство анодных угольных блоков представляет из себя экологически грязное производство так же наносящее вред природе.
По чему так мало и редко говорят о катастрофическом поражении прилегающей к алюминиевым заводам местности горами израсходованной футеровкиот современных электролизеров? Накопительные свойства современных футерующих материалов, востребованных конструктивом современных электролизеров, делают эти горы смертельно опасными и вредными для окружения. В них присутствуют даже цианиды. Разносимые розой ветров, дождями (тающими снегами) и грунтовыми водами они с годами превратили прилегающие к алюминиевым заводам территории в зоны техногенного бедствия фактически не пригодные для нормальной жизни, что изощренно скрывается. Это сделал не угарный газ СО и тем более не углекислый газ, а именно применение неоправданных материалов и конструктивных идей.
Обслуживающая существующее состояние дел отраслевая наука и в благе для природы возвращении ей кислорода в количестве эквивалентном 70 га леса с одного современного электролизера нашли «опасности» и проблемы в потоках кислорода, хотя очевидно, добавляя в этот поток потока дешевого и бесконечно доступного азота, решаем все проблемы потока кислорода.
Другой проблемой существующей технологии производства является необходимость компромисса в величине МПР (меж полюсное расстояние, хотя на мой взгляд «полюс» это все же вторично, первично будет «электрод» т.е. МЭР (межэлектродное расстояние). Пространство задаваемое МЭР задает противоречиво по природе явлений большая величина увеличивает зону разложения глинозема, а значит и производительность электролизного процесса. С другой стороны, технология требует его уменьшения до размеров, требуемых по процессу Джоуля, чтобы поддерживать расплав электролита с технологической температурой. Поэтому автоматика вынуждена искать программный компромисс между потребностью нагрева и эффективностью процесса электролиза. По этой причине классификация электролизеров осуществляется не по реальной производительности первичного алюминия, а по подводимой величине тока меняющийся МПР по мере сгорания угольного анода и нарастания алюминия на подине катода усугубляет проблему.
К этому нужно добавить появления в теории и практике производства алюминия признаков приближения к точке бифуркации. когда дальше повышать величину подводимого тока не возможно по проблемам возникающим с влиянием эпюры магнитного поля ошиновки на производственный процесс электролиза. Принимаемые меры по совершенствованию ошиновки с целью снижения негативного влияния ее электромагнитной эпюры на поверхность жидкого алюминия практически исчерпаны. Такой точкой сегодня являются электролизеры с подводом 250-300 ка.
Вывод: Настало время применения новых технологических решений, а именно, новых поколений электролизеров 21 века. Такие решения найдены. Спроектированы и построены лабораторные и опытно-промышленные демонстрационные образцы техники. Проектируются первые промышленные электролизеры с подводимыми токами 50ка и 80ка. Идет пробное проектирование электролизера эквивалентного по выходу алюминия электролизеру с подводом тока 400 ка.
К.т.н. О. Анисимов