Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия:

А. Е. Бурдонов, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды им. С. Б. Леонова, канд. техн. наук, эл. почта: slimbul@inbox.ru
Е. В. Зелинская, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды им. С. Б. Леонова, докт. техн. наук, эл. почта: zelinskaelena@mail.ru
Н. В. Немчинова, заведующая кафедрой металлургии цветных металлов, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: ninavn@yandex.ru
Ю. В. Новиков, аспирант кафедры обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды им. С. Б. Леонова, эл. почта: 89500505553r@gmail.com

Алюминий получают электролизом расплава, состоящего из криолита и глинозема. Отечественные алюминиевые заводы испытывают дефицит глинозема — сырья для производства первичного алюминия. В связи с этим поиск путей переработки техногенных глиноземсодержащих отходов с целью возвратить Al₂O₃ в процесс электролиза является актуальным. На предприятиях, производящих первичный алюминий в ваннах с самообжигающимися анодами, при операциях по технологическому обслуживанию электролизеров образуется глиноземсодержащий смет сложного переменного состава, содержащий значительное количество ценных компонентов — Na₃AlF₆, Al₂O₃, AlF₃. В процессе сбора смета частицы ценного глинозема оказываются смешанными с различными материалами (кусками асфальта и бетона, песком), что приводит к загрязнению сырья железо- и кремнийсодержащими соединениями (SiO₂, Fe₂O₃) и делает невозможным его возврат в процесс электролиза в качестве основного сырьевого источника. В ПАО «РУСАЛ Братск» компании РУСАЛ разработана технологическая установка для снижения содержания этих примесей в глиноземсодержащем смете. Статья посвящена анализу эксплуатации разработанной установки, а также поиску контрастных свойств перерабатываемого техногенного сырья для повышения эффективности ее работы. Согласно результатам исследования фазового состава образцов, установлено, что смет в основном состоит из криолита, хиолита, корунда, кварца, полевого шпата, углеродистого вещества и техногенной фазы состава (NaF)·1,5CaF₂·AlF₃. Высокие значения содержания Si (1,91 %) и Fe (0,62 %) зафиксированы в классе крупности материала –0,63+0,315 мм. На основании микроскопических исследований установлены контрастные свойства сырья. Выявлено, что задача возврата максимального количества смета в процесс электролиза при зафиксированном распределении примесных веществ требует внедрения оптических и гравитационных методов переработки.

В работе принимала участие Л. В. Гавриленко — канд. техн. наук, менеджер дирекции технологии и технического развития алюминиевого производства ООО «Инженерно-технологический центр РУСАЛ» в г. Братске.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации № СП-306.2022.1.

1. Немчинова Н. В., Шумилова Л. В., Салхофер С. П., Размахнин К. К., Чернова О. А. Комплексное устойчивое управление отходами. Металлургическая промышленность : учебн. пособие. — М. : Издательский дом Академии Естествознания, 2016. — 494 с.
2. Holywell G., Breault R. An overview of useful methods to treat, recover, or recycle spent potlining // JOM. 2013. Vol. 65, Nо. 11. P. 1441–1451. DOI: 10.1007/s11837-013-0769-y.
3. Solheim A., Skybakmoen Е. The future of the Hall-Héroult technology // Non-Ferrous Metals and Minerals. 2018. P. 300–309.
4. Галевский Г. В., Кулагин Н. М., Минцис М. Я. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия. — Новосибирск : Наука, Сибирское предприятие РАН, 1997. — 155 с.
5. Немчинова Н. В., Тютрин А. А., Бараускас А. Э. Анализ химического состава техногенных материалов производства первичного алюминия для поиска рациональных методов их переработки // Цветные металлы. 2019. № 12. С. 22–29. DOI: 10.17580/tsm.2019.12.03.
6. Зенкин Е. Ю., Гавриленко А. А., Немчинова Н. В. О переработке отходов производства первичного алюминия ОАО «РУСАЛ БРАТСК» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21, № 3. С. 123–132. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-3-123-132.
7. Белых Л. И., Максимова M. A. Эколого-технологическая модернизация Иркутского алюминиевого завода и ее влияние на канцерогенную опасность для города Шелехова // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22, № 9. С. 8–13. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-9-8-13.
8. Kovács V. B., Kiss L. I. Comparative analysis of the environmental impacts of aluminum smelting technologies // Light Metals. 2015. P. 529–534. DOI: 10.1007/978-3-319-48248-4_88.
9. Mann V., Buzunov V., Pingin V., Zherdev A., Grigoriev V. Environmental aspects of UC RUSAL’S aluminum smelters sustainable development // Light Metals. 2019. P. 553–563. DOI: 10.1007/978-3-030-05864-7_70.
10. Mann V., Buzunov V., Pitertsev N., Chesnyak V., Polyakov P. Reduction in power consumption at UC RUSAL’s smelters 2012–2014 // Light Metals. 2015. P. 757–762. DOI: 10.1007/978-3-319-48248-4_128.
11. Nemchinova N. V., Tyutrin A. A., Somov V. V. Study of influence of parameters of leaching fluorine from spent pot lining // Materials Science Forum. 2019. Vol. 946. P. 552–557. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.946.552.
12. Zhao X., Ma L. Hazardous waste treatment for spent pot liner // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 108. P. 042023. DOI: 10.1088/1755-1315/108/4/042023.
13. Patrin R. K., Bazhin V. Yu. Spent linings from aluminum cells as a raw material for the metallurgical, chemical, and construction industries // Metallurgist. 2014. Vol. 58, Iss. 7–8. P. 625–629. DOI: 10.1007/s11015-014-9967-2.
14. Шепелев И. И., Головных Н. В., Сахачев А. Ю., Жижаев А. М., Котлягин А. Г. Улучшение качества спека известняково-нефелиновой шихты путем ввода в нее гипсоангидритового техногенного сырья // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 5. С. 225–239. DOI:
10.21285/1814-3520-2018-5-225-239.
15. Bazhin V. Yu., 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. P. 147–154. DOI: 10.1007/s11015-017-0468-y.
16. Jassim A., Jabri N. A., Rabbaa S. A., Mofor E. G., Jamal J. Innovative anode coating technology to reduce anode carbon consumption in aluminum electrolysis cells // Minerals, Metals and Materials Series. 2019. P. 745–752. DOI: 10.1007/978-3-030-05864-7_91.
17. Medvedev V. V., Akhmedov S. N. Evolution of the technology for the production of alumina from bauxites // Light Metals. 2014. P. 5–9. DOI: 10.1007/978-3-319-48144-9_1.
18. Burdonov A., Barakhtenko V., Prokhorov K., Novikov Y. Features of metallurgy waste mainly processing with account for raw material contrast // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 192. P. 02026. DOI: 10.1051/e3sconf/202019202026.

19. Петровский А. А., Немчинова Н. В., Ржечицкий Э. П. Изучение процесса извлечения фтора из огнеупорной части отработанной футеровки электролизеров производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 8. С. 151–162. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-8-151-162.
20. Sanderson E. G., Kelly P. J., Farant J.-P. Effect of Söderberg smelting technology, anode paste composition, and work shift on the relationship between benzo[a]pyrene and individual polycyclic aromatic hydrocarbons // Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2005. Vol. 2, Iss. 2. P. 65–72. DOI: 10.1080/15459620590906801.
21. Gao S., Xue J., Lang G., Liu R. et al. Experimental study on preparation of prebake anodes with high sulfur petroleum coke desulfurized at high temperatures // Light Metals. 2019. P. 1301–1309. DOI: 10.1007/978-3-030-05864-7_160.
22. Tang Y., Li Y., Shi Y., Wang Q. et al. Environmental and economic impacts assessment of prebaked anode production process: A case study in Shandong Province, China // Journal of Cleaner Production. 2018. No. 196. P. 1657–1668. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.06.121.
23. Бурдонов А. Е., Зелинская Е. В., Гавриленко Л. В., Гавриленко А. А. Изучение вещественного состава глиноземсодержащего материала алюминиевых электролизеров для использования в технологии первичного алюминия // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 32–38. DOI: 10.17580/tsm.2018.03.05.
24. Бурдонов А. Е., Барахтенко В. В., Зелинская Е. В., Гавриленко Л. В. Изучение контрастности глиноземсодержащего смета для оценки возможности его обогащения методом фотометрической сепарации // Обогащение руд. 2021. № 6. C. 34–41. DOI: 10.17580/or.2021.06.06.
25. Васюнина Н. В., Дубова И. В., Белоусов С. В., Шарыпов Н. А. Рециклинг сметок электролизного производства алюминия // Обогащение руд. 2019. № 2. С. 39–44. DOI: 10.17580/or.2019.02.07.
26. Burdonov A. E., Zelinskaya E. V. Complex technology development for processing secondary raw materials of aluminum production for use in the electrolysis process // IMPC 2018 – 29^th International Mineral Processing Congress. 2019. P. 3028–3035.
27. Федотов К. В., Сенченко А. Е., Куликов Ю. В. Метод расчета удельной энергии само-/полусамоизмельчения на основе комбинации рабочих индексов Бонда // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 11. С. 127–140.
28. Aleksandrov A. V., Nemchinova N. V., Mineev G. G., Yakovleva A. A. Evaluation оf the effect of nepheline sinter structure on hydration activity during alumina production // Metallurgist. 2018. Vol. 61, Iss. 1–2. Р. 1016–1022. DOI: 10.1007/s11015-018-0601-6.
29. Власов А. А., Сизяков В. М., Бажин В. Ю. Использование глинозема песчаного типа для производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21, № 6. С. 111–118. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-6-111-118.
30. Александров А. В., Немчинова Н. В. Расчет ожидаемой экономической эффективности производства алюминия за счет увеличения применения глинозема отечественного производства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24, № 2. С. 408–420. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-2-408-420.
31. Burdonov A. On the use of photometric separation for the processing of techno-genic raw materials // Solid State Phenomena. 2021. Vol. 316. P. 346–352. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.316.346.
32. Senchenko A. E., Kulikov Y. V., Starkey J. Successful implementation of sag design test in designing and optimization of ore preparation circuits in the territory of Russia and Kazakhstan // 26^th International Mineral Processing Congress, IMPC 2012: Innovative Processing for Sustainable Growth – Conference Proceedings. 2012. P. 4857–4864.
33. Бурдонов А. Е., Барахтенко В. В., Прохоров К. В., Гавриленко А. А. Результаты исследований рабочих индексов дезинтеграции глиноземсодержащих отходов // Обогащение руд. 2018. № 4. С. 11–16. DOI: 10.17580/or.2018.04.03.
34. Burdonov A. E., Fedotov P. K., Novikov Y. V., Garashchenko A. A. et al. Influence of temperature on the strength of aluminacontaining raw materials // Metalurgija. 2021. Vol. 60, Iss. 3-4. P. 415–418.
35. Бурдонов А. Е., Барахтенко В. В., Зелинская Е. В., Гавриленко Л. В. Очистка глиноземсодержащих сметов методами сухой воздушной классификации // Известия вузов. Цветная металлургия. 2021. Т. 27, № 3. С. 73–84. DOI: 10.17073/0021-3438-2021-3-73-84.