История развития глиноземного производства

В 1916 житель г. Тихвин инженер Т. П. Тимофеев доставил в Геологический комитет Санкт-Петербурга образцы пород, которые были определены как алюминиевая руда с большим содержанием кремнезёма (Тихвинское месторождение).

Экспедиция профессора С. Малявкина в течение 1921 – 1924 гг. произвела детальное обследование Тихвинского района под Ленинградом и выявила большие промышленные запасы высококремнистых бокситов. С такого рода «бросовым» сырьем тогда не работала ни одна глиноземная фирма в мире. Несмотря на отрицательное заключение иностранных консультантов-специалистов, на Опытном заводе Ленинградского Государственного института прикладной химии профессор А. Яковкин разработал оригинальный способ получения глинозема методом спекания высококремнистого боксита с содой и известняком. Этот способ был впоследствии применен на Волховском алюминиевом и Тихвинском глиноземном заводах. В 1929 в окрестностях г. Тихвин началось строительство бокситовых рудников, в связи с чем здесь вырос рабочий посёлок, получивший в 1935 название Бокситогорск. В 1932 г. было построено первое предприятие алюминиевой промышленности СССР - Волховский алюминиевый завод, работавший на Тихвинских бокситах, а в 1938 г. сооружен Тихвинский глиноземный завод.

В 1931 году молодой геолог Н. Каржавин в музее одного из уральских рудников обратил внимание на экспонат, считавшийся железной рудой с низким содержанием железа. Геолога поразило сходство этого образца с бокситами – глинистой горной породой, богатой алюминием. Подвергнув минерал анализу, он убедился, что «бедная железная руда» является отличнейшим алюминиевым сырьем. Там, где был найден этот образец, начались геологические поиски, которые вскоре увенчались успехом. На базе найденных месторождений был построен Уральский алюминиевый завод, а спустя несколько лет (уже в годы Великой Отечественной войны) – Богословский.

Первый в СССР глинозем из отечественных бокситов был получен как опытная партия 24 августа 1932 года на Волховском алюминиевом заводе в Ленинградской области.

15 сентября 1932 года вступила в эксплуатацию железнодорожная ветка Бокситогорск – Большой двор (18 км), которая использовалась в дальнейшем для вывоза продукции Тихвинского (ныне Бокситогорского) глиноземного завода в Ленинградской области.

Позже алюминиевую руду нашли и в других областях России — открылись Северо-Онежское, Южно-Тиманское и Курское месторождения.

Строительству новых заводов препятствовали два обстоятельства — недостаток электроэнергии и отсутствие альтернативных бокситовых месторождений.

Ситуация изменилась с открытием больших запасов боксита на Урале — в 1939 году там был запущен Уральский алюминиевый завод. Это было первое широкопрофильное предприятие, которое специализировалось на производстве глинозема, первичного алюминия и различных изделий из металла. Уже в первые годы работы мощность предприятия составила около 70 тысяч тонн глинозема и 25 тысяч тонн металлического алюминия – результаты по тем временам впечатляющие.

В сороковые годы прошлого века в СССР появилось еще несколько алюминиевых предприятий, в числе которых – Богословский, Новокузнецкий и Ступинский заводы.

13 ноября 1940 года была выдана первая промышленная партия глинозема на Тихвинском (ныне – Бокситогорском) глиноземном заводе в Ленинградской области.

Одновременно с выпуском глинозема, в начале 50-х годов Тихвинский (ныне – Бокситогорский) алюминиевый завод (Ленинградская область) стал готовиться к выпуску новой продукции – белого электрокорунда. Корунд – это минерал, который встречается в природе в естественном виде. Он уступает по твердости лишь алмазу. Ученые предложили получать более дешевый искусственный корунд, не уступающий по качеству природному, путем плавки глинозема. 6 ноября 1960 года состоялся пуск первой плавильной печи на Тихвинском заводе. 21 декабря 1960 года был получен первый слиток белого электрокорунда. В 1961 году были смонтированы и пущены в работу еще три плавильные печи.

Великая Отечественная Война внесла существенные коррективы в развитие алюминиевой промышленности СССР – с одной стороны, стране было необходимо увеличение поставок «авиационного металла» (для строительства военных самолетов и модернизации прочих видов вооружений), в то же время наступление неприятельских армий привело к необходимости эвакуировать некоторые предприятия.

Осенью 1941 года началась эвакуация Волховского алюминиевого и Тихвинского глинозёмного заводов – оборудование предприятий было демонтировано, разделено и отправлено в Свердловск и Каменск-Уральский. Часть техники была доставлена на строительную площадку Богословского завода. Туда же впоследствии привезли установки Днепровского алюминиевого завода, который тоже подвергся срочной эвакуации в 41-м году. Остальную часть оборудования принял Уральский завод – там же разместили днепровскую технику, которая легла в основу второй производственной линии уральского гиганта.

Первый глинозем на Богословском заводе получен 3 мая 1943г.

Находящиеся в тылу алюминиевые предприятия неоднократно пытались повысить объемы производства, но металла в стране катастрофически не хватало. Пришлось прибегнуть к помощи союзных стран – в годы войны СССР получил около 301 тысяч тонн алюминия по системе ленд-лиза (долгосрочного долга) от США. Тем не менее, отечественные предприятия продолжали работать над совершенствованием технологий производства и качества советского алюминия – металлурги осознавали тот факт, что послевоенное время потребует максимально оперативной реабилитации отрасли.

После войны восстановились практически все крупные алюминиевые предприятия, а поскольку для развития оборонной, авиационной и машиностроительной промышленности алюминия требовалось все больше и больше, то в скором времени к ним прибавились Надвоицкий, Кандалакшский, Волгоградский алюминиевые заводы, а на многих действующих металлургических предприятиях открылись подразделения по выплавке «самолетного металла». Казалось бы, теперь у СССР появились все шансы вырваться в мировые лидеры мировой алюминиевой промышленности, однако возникла серьезная проблема — переработка бокситов требовала больших средств, и, к тому же, эта технология оставляла большое количество побочных продуктов, что снижало эффективность производства.

Эту проблему попытались решить металлурги Пикалевского глиноземного завода — в 1959 году там была создана экспериментальная база по разработке технологии производства глинозема из нефелина. Результаты превзошли все ожидания — появление альтернативного сырья способствовало снижению стоимости и увеличения объемов производства металлического алюминия. В то же время выплавка металла из нефелина позволяла получить одновременно соду, поташ и цемент — продукты, востребованные во многих промышленных областях. В июне 1955 года было принято решение о строительстве в Красноярском крае комплекса предприятий алюминиевой промышленности: Кия-Шалтырского нефелинового рудника, Ачинского глиноземного комбината и Красноярского алюминиевого завода.

Опыт Пикалевского глиноземного завода «пришелся ко двору» многим ведущим глиноземным и алюминиевым предприятиям страны, а сама технология производства стала настоящим советским «ноу-хау», которое применяется и в современном алюминиевом производстве.

В Азербайджанской ССР было начато промышленное освоение алунита как комплексного, в том числе и алюминиевого, сырья. Алунит перерабатывали кислотным способом. В настоящий момент завод не работает, т.к. технология переработки алунитов трудоемкая и дорогостоящая.

С 1958 года на Тихвинском (ныне – Бокситогорском) глиноземном заводе в Ленинградской области стали осваивать техническое производство галлия. Основной источник получения этого металла – алюминиевое производство. Галлий применяют в космической, оборонной промышленности, в медицине, в ряде других областей. В 1961 году на заводе был получен первый металлический галлий. Инженер-исследователь Галина Григорьевна Пестова за ряд открытий в области галлия была удостоена Государственной премии СССР. В 1971 году в стране был получен галлий высших марок.

В 1970 году Министерство цветной металлургии СССР, приняло решение о выборе района города Николаева (Украина) для разработки ТЭО строительства глиноземного завода и причалов для приема бокситов из Гвинеи. После экспертизы и согласования ТЭО 21 июля 1972 года Министерство цветной металлургии утвердило технико-экономическое обоснование строительства комплекса «глиноземный завод-порт» под Николаевом.

28 июля 1980 года на Николаевском глиноземном заводе был получен первый глинозем.

В 1984 году Николаевский глиноземный завод (НГЗ) вышел на проектный уровень производства – выдал 1 млн. тонн глинозема в год. По расчетам специалистов Минцветмета СССР, на строительство и полное освоение мощностей в 1 миллион тонн глинозема на НГЗ совокупного времени было затрачено меньше, чем на любом другом сооруженном ранее предприятии подотрасли.

В январе 1986 года на Николаевском глиноземном заводе начались работы по освоению производства галлия.

В ноябре 1991 года в Днепро-Бугский морской порт пришло первое судно с грузом ямайских бокситов для Николаевского глиноземного завода.

В 2000 году была создана Компания «Русский алюминий» (РУСАЛ), в состав которой вошли алюминиевые и глиноземные заводы компаний «Сибирский алюминий» (позже – «Базовый элемент») и «Сибнефть».

С момента своего пуска в 1980 году по сегодняшний день Николаевский глиноземный завод выпустил более 27 350 000 тонн глинозема, из которого произведено около 13 675 000 тонн алюминия, которого хватило бы, к примеру, для постройки более 100 тысяч самолетов Ил-86.

Пикалевский глиноземный завод – единственное в мире предприятие, использующее в качестве комплексного сырья отходы от переработки апатитонефелиновых руд (нефелиновый концентрат). Завод расположен в городе Пикалево Ленинградской области. Основная продукция – глинозем. Попутные продукты – нефелиновый шлам, цемент, галлий и содопродукты. В 2009 году предприятие произвело 0,3 млн. тонн глинозема.

Бокситогорский глиноземный завод в 2009 году выпустил 148,5 тыс. тонн глинозема и 64,3 тыс. тонн корундовой продукции. На предприятии трудятся свыше 2 тыс. человек.

Коми Алюминий» – крупнейший в отрасли проект строительства современного боксито-глиноземного комплекса, который будет включать в себя бокситовый рудник и глиноземный завод в районе г. Сосногорска (Республика Коми).

В качестве сырьевой базы для глиноземного завода будут использоваться значительные легкодоступные запасы крупнейшего в России и Евразии Средне-Тиманского месторождения бокситов, расположенного в 270 километрах от проектируемого комплекса, доказанные запасы которого составляют 260 млн. тонн. Средне-Тиманский рудник располагает сформированной транспортной инфраструктурой: разрабатываемое месторождение соединяется с федеральной железнодорожной сетью собственной 157-километровой железной дорогой.

В рамках проекта планируется увеличить объем добычи на Средне-Тиманском бокситовом руднике с 2 млн. тонн в настоящее время до более чем 6 млн. тонн бокситов в 2011 году.

Ввод комплекса в эксплуатацию обеспечит:

- увеличение российского производства глинозема на 50 % – до 4,5 млн. тонн в год;

- увеличение обеспеченности отечественной алюминиевой промышленности собственным сырьем с 40 до 70–80 %;

- дополнительные инвестиции (25–30 млн. долларов США) в развитие инфраструктуры Республики Коми;

- создание до 10 тыс. рабочих мест;

- значительные налоговые поступления.

Значительные запасы Средне-Тиманского бокситового месторождения вместе с развитой транспортной инфраструктурой, позволяющей перевозить ежегодно до 8 млн. тонн грузов, делают комплекс «Коми Алюминий» крупнейшей сырьевой базой алюминиевой промышленности в Евразии.

Перспективы развития глиноземной промышленности

В настоящее время около 95 % производимого в мире глинозема получают из бокситов способом Байера. Но этот способ пригоден только для высококачественного низкокремнистого сырья. Перспективными вариантами переработки бокситового сырья можно назвать гидрогранатовую технологию, способ Байера с регенерацией щелочи из красного шлама, как наиболее рентабельные и простые. В связи с тем, что запасы бокситов ограничены, добыча их становится затрудненной из-за ухудшения горно-геологических условий, необходимо разрабатывать и внедрять новые технологии получения глинозема из низкокачественного сырья.

К такому сырью следует отнести: 1) низкокачественные нефелиновые и щелочные алюмосиликатные породы (сиенитовые, серицитовые и полевошпатовые породы); 2) низкокачественные, высококремнистые алунитовые руды; 3) кианиты, каолины, аргиллиты, золы от сжигания каменных углей, глины, сланцы и другое бесщелочное алюминиевое сырье и 4) алюможелезные руды.

Переработка перечисленных источников алюминиевого сырья на глинозем известными к настоящему времени промышленными способами технически возможна, но экономически нецелесообразна вследствие больших материальных потоков в производстве, высоких потерь каустической щелочи и соды и низкого извлечения глинозема. Поэтому для переработки низкокачественного сырья необходимо разрабатывать новые способы и схемы.

Список литературы

1.             А.Ю. Ишлинский, В.А. Дубровский. Новый политехнический словарь. М., «Большая Российская энциклопедия», 2003.

2.             П.М. Лукьянов. История химических промыслов и химической промышленности России до конца ХIX века. Под ред. С.И. Вольфковича. Т. 2. М., изд-во Азбука, 2006.

3.             А.И Лайнер, Н.И. Еремин, Ю.А. Лайнер, И.З. Певзнер. Производство глинозема. 2-е изд. М., «Металлургия», 1978.

4.             С.И. Кузнецов, В.А. Деревянкин. Физическая химия производства глинозема по способу Байера. М., Металлургиздат, 2007.

5.             Б.Х. Шварцман. Кислотные методы переработки глиноземсодержащего сырья. М., Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований цветной металлургии, 2005.

6.             В.В. Медведев, С.Н. Ахмедов, В.М. Сизяков, В.П. Ланкин, А.И. Киселев. Гидрогранатовая технология переработки бокситового сырья как современная альтернатива способу Байер-спекание. Цветные металлы, №11, 2003.