Красный шлам и его особенности.

Общее о красных шламах.

Красный шлам — твёрдые отходы образующиеся в результате промышленного процесса по обработке боксита при производстве оксида алюминия. Бокситы - это полезные ископаемые, горная порода содержащая гидроксиды и оксиды алюминия, железа, кремния и титана.

Основной способ производства глинозема, как сырья для производства алюминия, так называемый способ или процесс Байера. Уровень технологии производства таков, что зачастую, в зависимости от особенностей боксита, предприятие переработчик выдает столько же или даже больше красного шлама сколько производит алюминиевого сырья.

Та же технология предусматривает удаление красного шлама за пределы территории предприятия в виде пульпы на специально оборудованные площадки или шламовые поля. Площади таких шламохранилищ сопоставимы с территорией занимаемой самим предприятием переработчиком. Непрерывное увеличение производства глинозема и снижение качества бокситов ведет к росту объемов складирования красных шламов.

Красный шлам содержит в своем составе до 60% оксидов металлов, в первую очередь железа, которые и придают отходам красный цвет. Также в составе красного шлама содержится значительное количество оксида кремния, остаточный алюминий и оксид титана. Кроме этих, в целом полезных компонентов красный шлам содержит щелочь и тяжелые металлы, а это уже серьезная угроза для окружающей среды.

Конечно предприятия переработчики обязаны обеспечить все, чтобы места хранения красного шлама исключали попадание токсичной составляющей в грунтовые воды. Тем не менее они представляют угрозу как для окружающей среды, так и для людей. Попадание частиц красного шлама непосредственно на кожу человека приводит к сильному раздражению и повреждению.

В общем случае, после выработки потенциала территории шламохранилищ засыпают песком, золой или дерном и засаживают деревьями и кустарниками. Однако до полного восстановления территории требуется не менее десятка лет. Что касается возможности использования красного шлама в качестве сырья или его утилизации, то это значительная проблема и актуальная задача сегодняшнего дня.

Вопросы утилизации и переработки красного шлама.

Как уже говорилось, в состав красных шламов входит значительное количество железа и алюминия, что заставляет задуматься о необходимости не только утилизации их как отходов, но и использования.

Однако, все известные на сегодня способы переработки красного шлама является достаточно затратными, и их внедрение не могут себе позволить большинство алюминиевых заводов, поэтому то рекультивация остается наиболее простым решением проблемы отходов.

В случае же необходимости транспортировать красный шлам на большие расстояния к местам переработки и использования продуктов переработки возникает другая сложность - транспортная, усугубляемая токсичностью материала. Таким образом переработка красного шлама наиболее целесообразна именно в непосредственной близости от места хранения.

Так же на себестоимость переработки красного шлама оказывает его изначальное физическое состояние. На высушивание жидкой суспензии, которой и является красный шлам требуются затраты значительного количества энергии.

Комплексную переработку красного шлама была предложена еще в 1982 году. Красный шлам смешивается с известковым компонентом с последующей термической обработкой при 1200 градусов в присутствии кокса. В результате получался железосодержащий продукт в виде отдельных несвязных частиц, который отделялся магнитной сепарацией, и шлам. Полученный шлам может идти на повторную обработку.

В результате процесса получается глинозем, а при некоторых вариантах добавки для производства чугуна в доменных печах, а шлак используют для производства цемента. Однако данный способ предусматривает фактическое дублирование основного производства, так как его технологические операции практически не отличаются от операции по переработке основного сырья – бокситов. А это требует больших капитальных вложений и затрудняет применение на действующих алюминиевых производствах.

Красный шлам источник скандия и итрия.

Помимо железа и алюминия в состав красных шламов входя многие ценные компоненты, такие как кальций, кремний, титан, цирконий, ниобий, галлий и даже золото. Особый интерес представляют редкоземельные элементы- скандий и иттрий.

Скандий - перспективный легирующий элемент для алюминиевых сплавов, оказывающий модифицирующее влияние на его структуру. Легирование алюминиевых сплавов скандием позволяет создавать сплавы с существенно более высокими характеристиками по удельной прочности, свариваемости, деформируемости.

Такие сплавы востребованы при производстве ракетной техники, где позволяют создавать и внедрять в серийное производство крупногабаритные, геометрически сложные силовые штампосварные конструкции с минимальным полетным весом.

Итрий также применяется в качестве легирующей добавки, улучшающей механические и коррозионные свойства чугунов и сталей. Добавка 0,1% иттрия повышает предел прочности чугуна при растяжении и увеличивает износостойкость в четыре раза по сравнению с серым. Скорость окисления сталей различных марок с добавками иттрия и других редкоземельных металлов снижается в 11 раз.

При этом, как известно месторождений скандия, пригодных для промышленной разработки в нашей стране нет. Существующие теоретические исследования обосновали перспективность и экономическую выгодность извлечения скандия из отходов глиноземного производства, т.е. из красных шламов.

Их особенность - предварительное обогащение красного шлама при помощи магнитной сепарации и механической активации, благодаря которым в 2,5 раза повышается содержание в нем скандия и иттрия и существенно повышается рентабельность переработки.

Применение методов физического обогащения может позволить получать концентрат с содержанием оксида скандия до 360 г/т. А в некоторых случаях, при использовании дополнительной классификации и химической активации, увеличивает этот показатель до 400 г/т. Это на порядок выше содержания скандия в концентрате получаемом из месторождений в Западной Австралии.

В этих же процессах переработки красного шлама получают железооксидные пигменты, которые могут использоваться как компоненты красок цветовой гаммы от черного до лимонно-желтого цвета и алюможелезистые коагулянты, используемые на станциях нейтрализации сточных вод.