Мировая первичная алюминиевая промышленность постоянно испытывает давление в связи с обвинениями в загрязнении окружающей среды и выбросах углерода. На каждом этапе производства алюминия — начиная с добычи бокситов открытым способом, через процесс Байера по обогащению глинозема с использованием каустической соды, и заканчивая электролитическим процессом плавки алюминия в фторидных солях; существует большое количество проблем, связанных с ухудшением состояния окружающей среды. Однако мировая алюминиевая промышленность уже давно предпринимает серьёзные попытки улучшить своё положение в этом отношении.
Экологические проблемы, связанные с переработкой глинозема
Одна из основных проблем загрязнения, связанных с алюминиевой промышленностью, берет свое начало в процессе Байера — методе переработки бокситов с целью получения глинозема. Нерастворимые отходы в виде шлама, образующиеся в ходе процесса Байера, называются «красным шламом». Это смесь соединений, не содержащих глинозема, изначально присутствующих в исходном минерале — боксите, а также соединений, образовавшихся или попавших в шлам в ходе Процесс Байера цикл. Он удаляется в виде суспензии с концентрацией твердых веществ в диапазоне 25–55 % (с высоким содержанием каустика в воде), pH в диапазоне 13 и высокой ионной силой. «Красный шлам» также содержит нерастворимые химические вещества, такие как оксиды кремния, алюминия, железа, кальция и титана, а также многие другие второстепенные и редкоземельные соединения.
Утилизация красного шлама по-прежнему вызывает озабоченность по поводу состояния окружающей среды во всех странах, занимающихся производством глинозема и алюминия. С учетом других технологических отходов (каустической соды, извести и т. д.) и примесей количество красного шлама, образующегося непрерывно, составляет около 2–2,5 тонн на каждую тонну глинозема и вдвое больше на каждую тонну произведенного алюминия. Таким образом, глиноземный завод мощностью 3 млн. тонн в год будет производить 6–7 млн. тонн красного шлама в год, а за средний срок эксплуатации в 50 лет — около 300–350 млн. тонн этого экологически опасного материала.
Наиболее распространенным способом утилизации красного шлама является его сброс в охраняемые крупные искусственные водоемы, расположенные вдали от побережья, что известно как система утилизации «закрытого цикла». Если красный шлам с высоким содержанием щелочи утилизируется в том виде, в каком он есть, на суше, или если его фильтрат вытекает из прудов-накопителей из-за утечек, оползней на берегах или сильных тропических дождей, это может нанести серьезный ущерб водоемам, пастбищам и растительности.
Эту проблему можно свести к минимуму путем многократной промывки и фильтрации красного шлама, выпаривания жидкости и возвращения сгущенной суспензии в тот же пруд после использования на дне глиняных слоев толщиной до 300–400 мм; большинство современных заводов по производству глинозема применяют именно этот процесс. Тем не менее пруды с красным шламом представляют угрозу во время сильных муссонов, когда шлам может выйти из берегов и нанести ущерб близлежащим территориям токсичными веществами.
Еще одной серьезной проблемой, сдерживающей развитие производства глинозема, является нехватка земельных участков для строительства крупных установок по утилизации красного шлама. Согласно старой ‘эмпирической формуле’, при эксплуатации завода производительностью 1 млн TPA в течение 5 лет 1 квадратный километр земли теряется навсегда. Эту проблему, возможно, удалось в некоторой степени сдержать за счёт использования системы утилизации сгущённой шламовой суспензии на современных заводах, однако она по-прежнему остаётся серьёзной проблемой при проектировании заводов по производству глинозема в районах с высокой плотностью населения и на глиноземных заводах, расположенных вдали от побережья.
Недавние исследования показали, что содержащаяся в красном иле каустическая сода в течение десятилетий вступает в реакцию с глиной, в результате чего в ходе сложного механизма реакции в конечном итоге образуются цеолиты, которые могут привести к разрушению дамб заброшенных прудов с красным илом и повреждению окружающей водной системы. Это вызвало серьезную тревогу на старых глиноземных заводах, где заброшенные отстойники красного шлама существуют уже более 50 лет.
Еще одним способом утилизации красного шлама является «прямой сброс в море»: в ходе этого процесса морская вода разбавляет и нейтрализует щелочность красного шлама, а оксид железа, попадающий в морскую воду, способствует более быстрому росту морских организмов — водорослей, кораллов и других морских обитателей. Многие береговые глиноземные заводы по всему миру продолжают использовать эту систему утилизации красного шлама, несмотря на периодические протесты экологов. Интересно, что самыми ярыми сторонниками этой системы утилизации являются местные рыбаки.
Третьим и более совершенным способом является метод сухой утилизации, при котором влажная суспензия проходит несколько этапов фильтрации, в результате чего из нее отделяется вода. После этого сухой шлам утилизируется в виде пирамид или сбрасывается на берегу пруда. Сухой шлам покрывается рыхлой почвой и требует регулярного орошения водой, чтобы предотвратить загрязнение воздуха, домашнего скота и сельскохозяйственных культур в окрестностях металлической пылью.
Кроме того, предпринимаются попытки использовать красный шлам в больших объемах для производства ферритных цементов, а также для извлечения железа, что, как ожидается, позволит более эффективно утилизировать эти отходы.
Таким образом, потенциальная опасность, которую представляет красный шлам для здоровья человека и окружающей среды, является ограниченной. Красный шлам считается токсичным в первую очередь из-за высокого содержания щелочи и присутствия тяжелых металлов.
