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

В. Ю. Пиирайнен, профессор кафедры материаловедения и технологии художественных изделий, докт. техн. наук, эл. почта: piraynen@gmail.com
А. В. Михайлов, профессор кафедры машиностроения, докт. техн. наук, эл. почта: alemik54@gmail.com
А. А. Баринкова, аспирант кафедры материаловедения и технологии художественных изделий, эл. почта: nastya.zhemchuzhnaya.95@mail.ru

Главным требованием к экосистеме современного промышленного предприятия является обеспечение снижения негативного техногенного воздействия на окружающую среду. Большинство действующих объектов сегодня, в условиях жесткой природоохранной политики, вынуждены проводить соответствующие дополнительные дорогостоящие мероприятия. Доля таких затрат в себестоимости продукции неизменно растет, что особенно критично в металлургии, где норма рентабельности традиционно низка. Эффективным средством решения этой проблемы является разработка и реализация стратегии комплексной «экологической» модернизации предприятий, концепция которой рассмотрена в этой статье применительно к Уральскому алюминиевому заводу. В работе представлены основные аспекты использования и утилизации вредных отходов производства— красных шламов и выбросов дымовых газов в атмосферу. Идея концепции направлена на максимальное снижение негативного воздействия отходов на окружающую среду путем их нейтрализации и использования при производстве дополнительной товарной продукции. Такой потенциальной продукцией могут быть: железосодержащие окатыши для черной металлургии, строительные смеси и удобрения. При этом в качестве основной органической добавки в этих композициях рассматривается торф — местный природный возобновляемый ресурс. Особенное место в концепции модернизации занимает разработка и внедрение инновационного почвенного материала для временного покрытия поверхности существующих хвостохранилищ в целях предотвращения ветровой эрозии. Показано, что использование дымовых газов в качестве средства нейтрализации высокощелочных твердых отходов поможет снизить нагрузку на атмосферу от вредных выбросов.

1. Glushkov S. A. The history of the Ural Aluminium Smelter. Metallurgy of Non-Ferrous Metals: Proceedings of the 4th International Science and Technology Conference Marking S.I. Kuznetsov’s 100th Birthday. Yekaterinburg, 2018. Yekaterinburg : Uralskiy federalnyi universitet imeni pervogo Prezidenta Rossii B. N. Yeltsina, 2018. pp. 26–30.
2. Gritsershteyn I. M. The history of the Soviet aluminium industry. Moscow : Metallurgizdat, 1959. 160 p.
3. Skorov V. G., Pshenitsyn V. G. et al. The preserved practices of aluminium electrolysis in the Urals. Metallurgy of Non-Ferrous Metals: Proceedings of the 4^th International Science and Technology Conference Marking S. I. Kuznetsov’s 100^th Birthday.Yekaterinburg, 2018. Yekaterinburg : UrFU, 2018. pp. 42–45.
4. Rychkov V. N., Kirillov E. V., Kirillov S. V., Bunkov G. M., Titova S. M. Scandium recovery from red mud by carbonate assist. KnE Materials Science. 2017. Vol. 2, No. 2. pp. 40–45.
5. Frolov A. A., Kolotushkina D. D. Current status of Russia’s metals industry in the global market and effect of anti-Russian sanctions. Russia and Asia. 2021. No. 1. pp. 55–68.

6. Tsakiridis P. E., Agatzini-Leonardou S., Oustadakis P. Red mud addition in the raw meal for the production of Portland cement clinker. Journal of Hazardous Materials. 2004. Vol. 116, No. 1–2. pp. 103–110.
7. Sizyakov V. M., Brichkin V. N. On the role of calcium hydrocarboaluminates in the optimization of nephelines processing. Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 231. pp. 292–298.
8. Litvinenko V., Bowbriсk I., Naumov I., Zaitseva Z. Global guidelines and requirements for professional competencies of natural resource extraction engineers: Implications for ESG principles and sustainable development goals. Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 338. 130530.
9. On the approval of criteria for referring sites that impact the environment to Categories I, II, III and IV: Decree No. 2398 dated 31 December 2020 by the Government of the Russian Federation.
10. Torpishchev Sh. K., Beysembaev M. K., Torpishchev F. Sh. Disposal of alumina muds: Modern practices and prospects. Science and Technology of Kazakhstan. 2001. No. 2. pp. 196–201.
11. Cherniak L., Varshavets P., Dorogan N. Development of a mineral binding material with elevated content of red mud. Technology Audit and Production Reserves. 2017. Vol. 3, No. 3. pp. 22–28.
12. Archambo M. S., Kawatra S. K. Red mud: Fundamentals and new avenues for utilization. Mineral Processing Extractive Metallurgy Review. 2020. pp. 1–24.
13. Anameric B., Kawatra S. K. Laboratory study related to the production and processing of pig iron nuggets. Minerals and Metallurgical Processing. 2007. Vol. 23, Iss. 1. pp. 52–56.
14. Anameric B., Kawatra S. K. Properties and features of direct reduced iron. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2007. Vol. 28, Iss. 1. pp. 59–116.
15. Barinkova A. A., Piirainen V. Yu. The problem of primary aluminium production waste management. Nanophysics and Nanomaterials: Proceedings of the International Workshop. Saint Petersburg, 25–26 November 2020. Saint Petersburg : Sankt-Peterburgskiy gornyi universitet, 2020. pp. 48–54.
16. Barinkova A. A., Piirainen V. Yu., Barinkov V. M. New composite material containing neutralized red mud. Informatsionno-tekhnologicheskiy vestnik. 2021. No. 2. pp. 156–169.
17. Piirainen V. Y., Boeva A. A., Nikitina T. Y. Application of new materials for red mud immobilization. Key Engineering Materials. 2020. Vol. 854. pp. 182–187.
18. Brichkin V. N., Fedorov A. T. Thermodynamic modelling of ion equilibria in the Na₂O – Al₂O₃ – H₂O system with gibbsite. Tsvetnye Metally. 2022. No. 3. pp. 74–81. DOI: 10.17580/tsm.2022.03.08.
19. Brichkin V. N., Fedorov A. T. Indicators and regularities of hydrolytic decomposition of metastable aluminate solutions in the Na₂O – K₂O – Al₂O₃ – H₂O system. Non-ferrous Metals. 2021. No. 2. pp. 27–32. DOI: 10.17580/nfm.2021.02.04.
20. Lishtvan I. I., Bazin E. T., Gamayunov N. I. Physics and chemistry of peat: A guide for university students. Moscow : Nedra, 1989. 303 p.
21. Piirainen V. Yu., Barinkova A. A., Starovoytov V. N., Barinkov V. M. Deactivation of red mud by primary aluminum production wastes. Materials Science Forum. 2021. Vol. 1040. pp. 109–116.
22. Trushko V. L., Utkov V. A., Bazhin V. Yu. Relevance and complete processability of red muds. Journal of Mining Institute. 2017. Vol. 227. pp. 547–553.
23. Litvinenko V. S., Kozlov A. V., Stepanov V. A. Hydrocarbon potential of the Ural-African transcontinental oil and gas belt. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2017. Vol. 7. pp. 1–9.
24. Litvinenko V. S., Tsvetkov P. S., Dvoinikov M. V., Buslaev G. V. Barriers to implementation of hydrogen initiatives in the context of global energy sustainable development. Journal of Mining Institute. 2020. No. 244. pp. 428–438.
25. Litvinenko V. S., Dvoynikov M. V., Trushko V. L. Elaboration of a conceptual solution for the development of the Arctic shelf from seasonally flooded coastal areas. International Journal of Mining Science and Technology. 2022. Vol. 32, Iss. 1. pp. 113–119.
26. Zinoveev D. V., Grudinskiy P. I., Dyubanov V. G. et al. An overview of global practices in red mud management. Part 1. Pyrometallurgical techniques. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2018. Vol. 61, No. 11. pp. 843–850.
27. Ogorodnikova E. N., Nikolaeva S. K. Red mud: The problem of storage and utilization. Today’s Problems of Geological Engineering and Solution Finding Techniques: Conference proceedings. Moscow, 2017. pp. 284–288.
28. Liu Y., Naidu R., Ming H. Red mud as an amendment for pollutants in solid and liquid phases. Geoderma. 2011. Vol. 163, No. 1-2. pp. 1–12.
29. Mukiza E., Zhang L., Liu X., Zhang N. Utilization of red mud in road base and subgrade materials: A review. Resources, Conservation and Recycling. 2019. No. 141. pp. 187–199.
30. Brichkin V., Kurtenkov R. Dealkylation of alumina production red mud on the basis of hydro chemical processing. FOG — Freiberg Online Geoscience. 2015. Vol. 40. pp. 189–194.
31. Khalifa A. A., Bazhin V. Y., Vadimovna K. Y. et al. Study the recycling of red mud in iron ore sintering process. Journal of Ecological Engineering. 2021. Vol. 22, No. 6. pp. 191–201.
32. Mashentseva I. A., Vlasova O. S. Analyzing the environmental impact of aluminium industry. Engineering Journal of Don. 2017. No. 1. p. 83.
33. Makeeva N., Neverova O. The review of methods of the accelerated recultivation of the lands broken by coal mining. Bulletin of KrasGAU. 2016. No. 8. pp. 77–86.
34. Chistyakov D. G., Golubev V. O., Sizyakov V. M., Brichkin V. N. Raw material composition at Rusal Achinsk and its impact on the production indicators. Tsvetnye Metally. 2020. No. 10. pp. 27–34. DOI: 10.17580/tsm.2020.10.04.