ООО «РУСАЛ ИТЦ», Санкт-Петербург, Россия:

Д. Г. Чистяков, ведущий инженер отдела математического моделирования, канд. техн. наук, эл. почта: Dmitriy.Chistiakov@rusal.com
В. О. Голубев, начальник отдела математического моделирования, канд. техн. наук, эл. почта: Vladimir.Golubev2@rusal.com

Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

В. М. Сизяков, проф. кафедры металлургии, докт. техн. наук, проф., эл. почта: Sizyakov_VM@pers.spmi.ru
В. Н. Бричкин, зав. кафедрой металлургии, докт. техн. наук, проф., эл. почта: Brichkin_VN@pers.spmi.ru

Хорошо известно, что в условиях нестабильного состава рудного сырья и вспомогательных материалов возникает потребность в решении технологической задачи оперативного управления материальными потоками производства и их составом в целях обеспечения требуемой производительности технологических операций и достижения установленных качественных и количественных показателей получения товарной продукции предприятия. В основу решения поставленной задачи был положен анализ и математическая обработка базы данных входного контроля нефелиновой руды и известняка на АО «РУСАЛ Ачинск», что позволило оценить вариабельность основных компонентов сырья и дать ее статистическую оценку на основе расчета среднеквадратичного (стандартного) отклонения и коэффициента вариации. В качестве основного инструмента для расчета производственных показателей в зависимости от состава сырьевых материалов был использован цифровой двойник техноло гии производства глинозема и содопродуктов на АО «РУСАЛ Ачинск», созданный специалистами ООО «РУСАЛ ИТЦ» на основе метода моделирования систем с сосредоточенными параметрами. Показано, что химический состав сырьевых материалов, поступающих на АО «РУСАЛ Ачинск», и их изменчивость в современных условиях работы Кия-Шалтырского нефелинового и Мазульского известнякового рудников оказывают существенное влияние на технологический процесс производства глинозема и попутной продукции, нуждающийся в корректировке ряда технологических потоков. Дан прогноз по изменению объема товарной продукции предприятия, а также по массе потребляемой содосульфатной смеси и поташа в зависимости от состава исходного сырья по содержанию Al₂O₃, K₂O, Na₂O и SO₃. Полученные результаты позволяют выделить наиболее перспективные технологичные решения, связанные с увеличением производства попутной продукции при сохранении объема производства глинозема за счет введения соответствующих корректирующих добавок. Прогнозируемое при этом увеличение выпуска сульфата калия составляет от 1,22 до 5,78 %, а кальцинированной соды — от 1,27 до 6,5 %, что определяет существенный рост прибыли по этим статьям товарной продукции.

Работа проведена при финансовой поддержке Российского научного фонда по Соглашению № 18-19-00577 от 26.04.2018 о предоставлении гранта на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований.

1. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2018 году» / под ред. Е. А. Киселёва; Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. — М., 2019. — 424 с.
2. McLemore V. T. Nepheline Syenite // Industrial Minerals and Rocks, 7^th edition. 2009. P. 653–670.
3. Azof F. I., Yang Y., Panias D., Kolbeinsen L. et al. Leaching characteristics and mechanism of the synthetic calcium-aluminate slags for alumina recovery // Hydrometallurgy. 2019. Vol. 185. P. 273–290.
4. Cohen J., Mercier H. Recovery of alumina from Non-Bauxite aluminum-bearing raw materials / ed. Donaldson D., Raahauge B. E. // Light Metals. 2016. P. 1057–1064.
5. Al-Ajeel A. A., Abdullah S. Z., Muslim W. A., Abdulkhader M. Q. et al. Extraction of alumina from Iraqi colored kaolin by lime-sinter process // Iraqi Bull. Geol. Min. 2014. Vol. 10, No. 3. P. 109–117.
6. Wu Y., Li L., Li M. Effect of pressure on alumina extraction from low-grade bauxite by acid-leaching method // Light Metals. 2014. P. 121–123.
7. Yao Z. T., Xia M. S., Sarker P. K., Chen T. A review of the alumina recovery from coal fly ash, with a focus in China // Fuel. 2014. Vol. 120. P. 74–85.
8. Miao L., Ji G., Gao G., Li G. et al. Extraction of alumina powders from the oil shale ash by hydrometallurgical technology // Powder Technology. 2011. Vol. 207. P. 343–347.
9. Китлер И. Н., Лайнер Ю. А. Нефелины — комплексное сырье алюминиевой промышленности. — М. : Металлургиздат, 1962. — 237 с.
10. Лайнер А. И., Еремин Н. И., Лайнер Ю. А., Певзнер И. З. Производство глинозема. — М. : Металлургия, 1978. — 344 с.
11. Абрамов В. Я., Алексеев А. И., Бадальянц Х. А. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. — М. : Металлургия, 1990. — 392 с.
12. Сизяков В. М., Бричкин В. Н. О роли гидрокарбоалюминатов кальция в усовершенствовании технологии комплексной переработки нефелинов // Записки Горного института. 2018. Т. 231. С. 292–298.
13. Финин Д. В., Куранов А. В., Ковтун О. Н., Колмакова Л. П. Опыт использования бурых углей при спекании нефелиноизвестково-содовой шихты во вращающихся печах применительно к условиям АО «РУСАЛ Ачинск» // Цветные металлы. 2019. № 9. С. 36–41.
14. Brichkin V. N., Gumenyuk A. M., Panov A. V., Suss A. G. Determination of the Optimal Technological Conditions of Proces sing of the Alkali Alumosilicate // Proceedings of the Scientific-Practical Conference “Research and Development”. 2016. P. 639–647. DOI: 10.1007/978-3-319-62870-7_67.
15. Шепелев И. И., Бочков Н. Н., Головных Н. В., Сахачев А. Ю. Химико-технологические особенности ресурсосберегающих процессов при утилизации твердых отходов металлургического производства // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 2015. Т. 58, вып. 1. С. 81–86.
16. Сизяков В. М., Утков В. А., Бричкин В. Н., Гуменюк А. М. Кондиционирование состава известняково-нефелиновых шихт при использовании бесщелочных сырьевых добавок // Обогащение руд. 2017. № 1. С. 51–55. DOI: 10.17580/or.2017.01.10.
17. Сизяков В. М. Химико-технологические закономерности процессов спекания щелочных алюмосиликатов и гидрохимической переработки спеков // Записки Горного института. 2016. Т. 217. С. 102–112.
18. Bazhin V. Y., Brichkin V. N., Sizyakov V. M., Cherkasova M. V. Pyrometallurgical treatment of a nepheline charge using additives of natural and technogenic origin // Metallurgist. 2017. Vol. 61, Iss. 1–2. P. 147–154.
19. Абрамов В. Я., Николаев И. В., Стельмакова Г. Д. Физико-химические основы комплексной переработки алюминиевого сырья : учеб. пособие. — М.: Металлургия, 1985. — 288 с.
20. Шморгуненко Н. С., Корнеев В. И. Комплексная переработка и использование отвальных шламов глиноземного производства. — М. : Металлургия, 1982. — 129 с.
21. Виноградов С. А., Сизяков В. М. Влияние соединений железа на технологию спекания нефелиновых руд и концентратов // Цветные металлы. 2010. № 9. С. 45–48.