Мақалада Павлодар электролиз зауыты сипатталады. Өйткені, алюминий саласын дамыту негізінде, тек қана электролизер күшімен алюминийді алу тұрған жоқ, сондай-ақ өндірістегі қалдықтарды пайдаланудың да маңызы зор. Сонымен қатар газды тазартатын жабдыққа да көңіл бөлген маңызды. Мақалада, одан кейін, индустриялық алюминийдің зияны тимес үшін жақын аймақтарды көгалдандыру туралы да айтылады.
Павлодар электролиз зауытында алюминий өндіру шетелдердің жетілдірілген технологиясы бойынша жүргізіледі, негізінде алюминий өндірісіндегі әлемдік көшбасшы – «Пешине» (Франция) фирмасы негізінде.
Шикізатпен автоматты қоректендіру құрылғысы бар, электролизерлерден газ сору деңгейін 98,5%-да ұстауға ықпал ететін жоғары коэфициентті жабқышы бар және үрдісті басқару автоматтандырылған ток күші 320кА-ге негізделген күйдірілген электролизерлер қолданылады.
Корпустар арасында құрғақ газ тазалау қондырғылары орнатылған.
Технологиялық үрдісті басқару толық автоматтандырылған, әрбір электролизер негізгі көрсеткіштерді (электролизерлердегі кернеуді, жарқылыстың жиілігін және кернеуін, электролит температурасын, глинозем мөлшерін) басқаруға және қызмет ету бойынша негізгі операцияларды орындауға арналған микропроцессорлармен жабдықталған.
Алюминий өндірісі шығарылатын газдар көлемінің жоғарылығымен және әртүрлілігімен сипатталады, олардың қатарында фтор сутегі, күкіртқостотығы, глинозем мен фтордан тұратын ұсақ дисперсті шаңдар. Зиянды заттардың жалпы мөлшері электролиз үрдісіне, электролизерлер конструкциясына, жабқыш тиімділігіне, газ тазалау әдісіне, қолданылатын шикізат сапасына, қондырғы конструкциясына, техникалық қамтамасыздандыру және қызмет ету деңгейлеріне тәуелді.
Павлодар электролиз зауытының негізгі шығару көздерінің (электролиз және күйдірілген анод цехтары) максималды зиянды заттар шығару мөлшері 1т алюминиге, кг:
– фторлы қосылыстар (қосынды),
фторға есептегенде – 1,02;
– күкірт қос тотығы – 12,5;
– көміртегі тотығы – 51,2;
– бейорганикалық шаң (құрамында SiO2 < 20%)– 0,24;
– азот тотықтары (қосынды) – 0,47;
– тас кқмір жентегі – 0,033;
– соның ішінде бенз(а)пирен – 0,000033.
Салыстыру ретінде 1-кестеде алдынғы орындардағы шетелдер өндірісіндегі құрғақ газ тазалудан кейінгі электролиз газдарының ластау заттарының мөлшерлері берілген.
Кестеде берілген мәліметтер бойынша Павлодар электролиз зауытының электролиз газдарын құрғақ тазалаудан кейінгі көрсеткіштері сай келетіндігін көрсетеді.
Кесте 1. – Электролиз газдарын құғақ тазалаудан кейінгі ластау заттарының мөлшері
|
Зат атауы |
Фирма |
||||
|
«Микропул» |
«Флект» |
«Проси- дэйр» |
«Кайзер Алюминиум» |
ПЭЗ |
|
|
Құғақ тазалаудан кейінгі ластау заттарының мөлшері, мг/нм3 |
|||||
|
Газ тәріздес фторидтер |
0,6 |
1,0 |
1,0 |
0,36 |
0,6 |
|
Қатты фторидтер |
0,9 |
1,0 |
1,0 |
0,24 |
0,9 |
|
Барлығы |
1,5 |
2,0 |
2,0 |
0,6 |
1,5 |
|
Шайырлы заттар |
2,0 |
5,0 |
2,0 |
мәлімет жоқ |
2,0 |
|
Бенз(а)пирен |
0,02 |
мәлімет жоқ |
мәлімет жоқ |
мәлімет жоқ |
0,02 |
|
Шаң |
5,0 |
10,0 |
5,0 |
3,0 |
5,0 |
Электролизердің жұмысы кезінде көп мөлшерде анод газдары түзіледі, оның құрамында адамға, жануарларға және өсімдіктерге зиянды газ тәріздес қосылыстар мен шаңдар болады. Алюминиді электролиттік өндірісі цех атмосферасына айтарлықтай көп мөлшерде зиянды газдардың (НҒ, СО), шаңдардың (глинозем, фторлы тұздар) бөлінуі мен бірге жүреді.
Жұмыс алаңындағы зияндылық мөлшері рұқсат етілген концентрация шегінен аспауы қажет: НҒ – 0,5мг/м3, СО – 20мг/м3, шаң(Al2O3) – 6мг/м3, фтор тұздар (НҒ-на есептегенде) – 0,03 мг/м3. Олардың ішіндегі ең зияндысы криолит-глиноземды электролиттің булануының өнімі – фторлы сутек және көміртегі тотықтары. Бұл газдардың электролиз корпустарының ғимараттарына тарауы және көп мөлшердегі жылудың бөлінуі ауыр жағдай туғызуы мүмкін. Фторлы қосылыстар мен шаңдардың зауыттың қоршаған ортасына зияның келтіруі мүмкін.
қондырғысы және жентек қоймасы, күйдіру пеші, ұнтақтау және електеу қондырғылары, коксты қабылдау қондырғысы, кокс қоймасы.
Электролизерлерді күрделі жөндеу цехының газ тазалау қондырғысы қамтиды: табан бөліктерін құю бөлімшесі, шегенді бұзу участігі.
Электролизерлерден шығатын газдар, құрамында қатты және газ тәріздес фторидтер, шаң, күкірт қос тотығын газ жолдары арқылы глинозем қабаты бар реакторға жіберу қарастырылған, онымен бірге онда, фторидт
Және де фторлы қосылыстар мен глинозем қымбат шикізат екені айтарлықтай маңызды. Электролиз корпусының және одан шет жерлердің атмосферасына зиянды заттардың таралуын болдырмау үшін және де фторлы қосылыстарды регенерациялау үшін және глинозем шаңын аулау мақсатында алюминий зауыттарында арнайы газ сору және газ тазалау жүйелері қарастырылған.
Корпустағы зияндылықты жоюда табиғи желдетумен бірге электролизерлер қоршауының астынан орынды сорулар қарастырылған.
Күйдірілген анодты электролизерлерде зиянды заттар қоршау астынан жойылады. Балауда қызмет еткенде электролизердің бір жағын ғана ашады, ал анодтарды айырбастағанда олардың үстіндегі – жапқыштарды ашады. Осындай қоршаудың тиімділігі 90-95%.
Электролиз цехындағы газ тазалау қондырғысы қамтиды:
- электролизерлер;
- таза және фторланған глинозем бункерлері; фтор тұздарды қабылдау құрылғысы.
Күйдірілген анод цехында газ тазалау қондырғысы қамтиды: араластырғыштар, діріл-баспалау қондырғысы, жентек мөлшерлегіші, қабылдау ерді адсорбилейтін, таза глинозем беріледі. Содан кейін газ бен глинозем жоғары жылдамдықты ағынмен қол сүзгілерге беріледі.
Фторланган глинозем мен шаң, сүзгіде ауланған, бункерде жиналып, әр қол сүзгілерде орнатылған бункерлерге аэрожелоб арқылы беріледі.
Аэрожелобқа ауа желдеткіштерден беріледі.
Фторланған глинозем аэрожелобтардан бункерлерге жіберіледі, одан камералы насостар арқылы фторланған глинозем күштік мұнараға жіберіледі.
Тиеу және жентек қоймасынан шығатын газдарды электр сүзгілерде электростатикалық әдіспен тазалау қарастырылған.
Кокс қомасынан, ұнтақтау және електеу қондырғысынан құрамында кокс шаңы бар газдарды қол сүзгілерде тазалау қарастырылған.
Күйдіру пешінен шығатын газдарды «реактор-қол сүзгі» модулінде құрғақ сорбциялық әдіспен тазалау қарастырылған. Реаторға беру алдында
газдарды салқындаты қарастырылған. Адсорбент ретінде глинозем қолданылады, реакторда глинозем бетіне фтор сутегі мен шайырлы заттар адсорбиленеді. Қол сүзгілерде глинозем мен кокс шаңдарын аулау жүреді.
Ауланған заттармен бірге адсорбент электролизерлерге қайтарылады.
Электролиз цехының газ тазалау және шаң аулау қондырғыларының жұмыс істеу көрсеткіштері 2.-кестеде берілген.
Электролизерден газдар газ тазалау жүйесіне жіберіледі.
Тазаланған газдар биіктігі 120м құбырға жіберіліп, үлкен қашықтыққа таралады.
Газ тазалау қондырғысы
- 288 электролизерлердің газдарын тазалау үшін төрт газ тазалау қондырғы қарастырылған. Әр газ тазалау қондырғының құрамына негізгі технологиялық манызды компоненттер кіреді:
– электролизерлерден газ тазалау қондырғысына дейін орнатылған газжолдары;
– фторидтер мен шаңдарды аулауға арналған маталы сүзгілер жүйесі;
23
– газ ағынына глиноземды үрлеу жүйесі мен оны газбен бірге байытылған глинозем пневмокөлігінің құбыр жүйесіне дейін араластыру жүйесі;
– қолданылған глиноземға арналған діріл елек;
– таза және реактивтендірілген глинозем бункері;
– негізгі желдеткіштер мен түтін құбыры;
– атмосфераға үздіксіз шығарыдың мониторинг жүйесі.
- Әр газ тазалау қондырғының газжолдар жүйесі төрт тармақтан тұрады, олар газды 144 электролизерлердің екі тобынан қабылдайды. Оқшаулағыштар мен газ жолдары деңгейлендіргіш заслонкалармен бірге әр электролизерге орнатылады, заслонкалар серияны іске қосқанда барлық электролизерлердің газды шығару бірдей болатындай етіп орнатылады. Бұл сонымен бірге электролизерлерді сериядан оқшаулауға керек, яғни электролизер шегенін ауыстыру кезінде. Газ тазалау қондырғысына жақындағанда ағын балансын ұстау мақсатында негізгі коллектордың диаметрі үлкейтілген.
- Маталы сүзгілер жүйесі. Шаң жинау жүйесінен кейін газ ағыны, 144 электролизерлер бөлетін газ көлемін қалыпты өткізуге арналған, маталы сүзгілер жүйесіне жіберіледі.
Әр газ тазалау қондырғыда реактор орнатылған 18 сүзгілеу бөлімшесі бар. Әр бөлімшені басқаларынан шығары және еңгізу заслонкасымен оқшаулауға болады, бұл қол сүзгілерді іске қосу немесе ауыстыру кезінде қондырғының тиімділігін арттырады. Бір бөлімшені оқшаулаған кезде газ қалғандарына біркелкі бөлініп беріледі.
Таза глинозем сүзгі бункерлеріне арнайы инжектор арқылы бірдей жиілікпен үрленеді. Қолдар беттерінде байытылған глиноземның жиналу мөлшеріне байланысты олардан сығылған ауаны импульсті бері арқылы жинау бункерлеріне жіберіледі. Ауаны импульсті беру жүйесіне ауа сығылған ауаның сақиналы коллекторынан беріледі. Жинау бункері қайта іске қосу құралымен жабдықталған, ол байытылған глиноземды сүзгілеу жүйесінен үздіксіз жоюға арналған. Қалған байытылған глинозем рециркуляция жүйесіне жіберіледі, реакторлар орнатылған учаскедегі газ ағынына үрленді, бұл кезде глинозем ағыны газ ағынына қарсы бағытталады.
Реакторға жіберілетін глинозем адсорбциялық қасиеті болады, себебі сүзгілеу кезенінде осы қасиетінің 2%-ы ғана қолданылды.
- Желдету жүйесі. Күрекшелері артқа қарай енкейтілген біржақты соратын төрт радиалды орталық желдеткіш қолдану қарастырылған. Барлық төрт желдеткіш бірге жұмыс істеуі керек, бірақ үш желдеткіш те барлық газ көлемін игеруге мүмкіндегі жетеді.
Шығар канал қабырғасы мен желдеткіш канаты арасындағы аралық газдың рециркуляциясын болдырмау үшін және желдеткіштін ПӘК-ін жоғары деңгейде үстау үшін кішкене етілеп жасалады.
Зауытқа әкелінетін глинозем мөлшерінің барлығы газ тазалау модулі арқылы өтеді.
Бұл қондырғылар фторлы газдарды аулауды 98,5-99,5% және барлық шаңдарды аулауды қамтамасыз етеді.
Газ тазалау қондырғылардын негізгі басқару және электрлік құраушылары келесілер:
- кернеуі 10кВ қозғалтқыштарды басқару торабы;
- кернеуі 400кВ қозғалтқыштарды басқару торабы;
- кернеуі 230В қоректендіруді үздіксіз беру жүйесі;
- автоматты басқар жүйесінің торабы.
Қазақстан электролиз зауытының жобасында негізгі технологиялық үрдісті автоматты басқару жүйесі жоспарланған. Технологиялық үрдісті автоматты басқару тек өнімнің саны мен сапасын арттыруға ықпал жасап қана қоймай, сонымен бірге үрдіс кезінде бөлінетін зиянды газдар мен заттардың мөлшерін азайтуға септігін тигізеді. Жоғарыда айтылғандай электролиз үрдісіне автоматты басқару жүйесін еңгізу электролит беті мен атмосфераның әрекеттесу ұзақтығын қысқартады және адамдар еңбегін жеңілдетуге мүмкіндік береді. Электролиз үрдісі кезінде бөлінетін газ мөлшерін азайтуда глинозем мөлшерін және концентрациясын, криолиттік қатынасты атоматты басқару айтарлықтай әсер етеді.
АБЖ-і барлық мәліметтерді жинауға, белгілеуге, ескерту белгілерін беруге және газ тазалау қондырғысына қажет функцияларды орындауға мүмкіндік береді.
Электролиз корпустарының және газ тазалау ғимараттарының төменвольтті тұтынушыларын электрэнергиямен қамтамасыз ету үшін электролиз корпус жанында екі комплектті екі трансформаторлы шағын станция КТП-2 × 1600 кВА ғимараты салынған.
Газ тазалау үшін төрт газ тазалау ғимараты қарастырылған.
Газ тазалау қондырғыларының негізгі электртұтынушылары қуаттары 500кВт шаң сорғыш 10кВ кернеуге арналған он алты қозғалтқыш, әр газ тазалау блогында тқрт қозғалтқыштан. әр блоктың бір қозғалтқышы резервті болып келеді.
Электролиз және құю бөлімшелерінің газ тазалау блоктарының тұтыну қуатының қосындысы 10165 кВт, 11 237 кВА.
Павлодар электролиз зауытында атмосфераны ластаушы заттардың шығарылуын азайту үшін технологиялық газдарды, фторлы сутекті глиноземмен адсорбциялану мен алюминий алудағы шикізат ретінде қолдану үшін электролиз үрдісіне қайтаруға негізделген, сорбциялық құрғақ тазалау қарастырылған.
Маңызды факторлардың бірі, өндірістік ластаушылардан тұрғылықты жерлердің ауа ортасын қорғауды қамтамасыз ететін, өнеркәсіптің санитарлы-қорғау аймағын газға тұрақты ағаш-бұталы отырғызулармен көгалдандыру. Сонымен бірге санитарлы-қорғау аймағын жоспарлауда бар өсімдіктер сақталған.
Ағаш-бұтал тұқымдармен қорғау отырғызулары келесі ауданды қамтуы тиіс (аймақ еңінің есептемесі бойынша):
- ені 300м аймақ үшін - 60%-дан кем емес;
– ені 300-ден 1000м аймақ үшін – 50%-дан кем емес;
– ені 1000-нан 3000м аймақ үшін – 40%.
Сонымен Павлодар электролиз зауыты үшін еңі 1300-3000м санитарлы-қорғау аймағының ағаш-бұталы көгалдандыру 40%-ды құрайды.
Санитарлық-қорғау аймағын көгалдандыру өндірістік ластандыруды ескере және де табиғи-климаттық және топографиялық жағдайын ескеле жобаланған.
Көгалдандыруда қолданылған өсімдіктер санитарлық-гигиеникалық тиімділігі жоғары, климаттық жағдайға және өнеркәсіп бөлетін заттарға төзімді.
Көгалдандыруда қолданылған тұқымдар: қарағаш, пирамидалы қарағай, мұртты қайың, ақ қайың. Отырғызулар ластау ауа ағынына механикалық бөгет құрап, зиянды заттарды сіңіруге немесе механикалық және биологиялық сүзгі ретінде қолданылады.
ӘДЕБИЕТ
- Троицкий Н.А. Металлургия алюминия / Н.А. Троицкий, В.А. Железнов. Москва: Металлургия – 1977. – 392 с.
- Галушкин Н.В. Производство алюминия в электролизерах с обажженными анодами. Москва: Металлургиздат – 1996. – 280 с.
- Мартен С. Катоды в алюминиевом электролизере / Пер. с англ. П.В. Полякова. Краснояр: ГУ Красноярск – 1997. – 460 с.
- Э.А. Янко. Аноды алюминиевых электролизеров. Москва: «Руда и металы» – 2001. – 670 с.
- Минцис М.Я. Электрометаллургия алюминия / М.Я. Минцис, П.В. Поляков, Г.А. Сиразутдинов. Новосибирск : Наука – 2001. – 368 с.