Расчет экологоэкономической эффективности установки теплообменного устройства в систему газоочистки

СОДЕРЖАНИЕ


Введение

1 Мировое cостояние производства и потребления алюминия.

Экологические проблемы алюминиевой промышленности России.

1.1 Современное состояние производства алюминия в мире

1.2 Экологизация алюминиевой промышленности и мировые интеграционные процессы его производства

1.3 Направления развития алюминиевой промышленности России и анализ их экологичности

1.4 Оценка развития перспективных экологичных проектов алюминиевой отрасли


2 Анализ технико-экологических проблем на предприятии ОАО «РУСАЛ ВАМИ»

2.1 Характеристика предприятия ОАО «РУСАЛ ВАМИ» и анализ вредных экологических факторов производства алюминия

2.2 Экологические инновации предприятия ОАО «РУСАЛ ВАМИ»

2.3 Анализ экологической безопасности использования отходов алюминиевой

промышленности (предложения по вторичному использованию отработанных алюминиевых электролизеров – авторская разработка)

2.4 Сотрудничество «ООО РУСАЛ ИТЦ» и ФГБОУ ВО «ИРНИТУ» в рамках проектов развития и усовершенствования экологических технологий производства алюминия

Введение

     Технология экологизации электролиза алюминия непрерывно совершенствуется в сторону увеличения единичной мощности электролизеров

и уменьшений последствий вредного воздействия на окружающую среду. Ведущие алюминиевые компании мира стремятся к эксплуатации мощных электролизеров с обожженными анодами, так как их применение позволяет выдерживать экологические требования и повысить экономическую эффективность новых заводов.

     Известно, что тепловой баланс алюминиевого электролизера предусматривает отвод значительного количества высокотемпературных технологических вредных для экологии газов, необходимость охлаждения которых перед очисткой обусловлена стремлением снизить физические объемы очищаемых газов, а также обеспечить работоспособность и долговечность газоочистного оборудования.

     Разработка технологии снижения объема электролизных газов и использование аккумулированной тепловой энергии на предварительный нагрев обожженных анодов может использоваться на заводах по производству алюминия, что позволит увеличить технико-экономические показатели электролиза, снизить капитальные затраты при эксплуатации и проектировании газоочистных систем и рационально решить важную экологическую проблему – проблему утилизации технологических газов. Этим обосновывается актуальность темы, рассматриваемой данной выпускной квалификационной работы.

     Объектом исследования данной выпускной квалификационной работы является экологизация алюминиевой отрасли промышленности.

     Предметом выполнения выпускной квалификационной работы является экологичная установка теплообменного устройства в систему газоочистки.

     Целью выпускной квалификационной работы является расчет эколого-экономической эффективности установки теплообменного устройства в систему газоочистки на примере Саяногорского алюминиевого завода.

     В работе предполагается раскрытие основных компетенций, которыми должен обладать выпускник, через решение следующих поставленных задач:

   ? проанализировать отечественные и зарубежные источники по выбранной тематике исследования;

   ? проанализировать деятельность предприятия ОАО «РУСАЛ ВАМИ» на предмет экологичности производства;

? произвести анализ документации предприятия;

   ? сформулировать основные преимущества и обосновать экологическую эффективность предлагаемого проекта;

   ? провести эколого-экономический анализ и рассчитать экономическую эффективность предлагаемого проекта.
Научная новизна работы:

     - смоделирован промышленный выброс пыли в условиях замкнутого пространства с помощью промышленного вентилятора VT1923;

     - изучены свойства алюминиевой пыли, уточнен ее химический состав, определен интегральный индекс опасности концентрата, поставлены эксперименты, имеющие своей конечной целью оценить экологическую безопасность работы с этим веществом;

     - на основе полученных результатов исследований разрабатывается комплексная ресурсосберегающая технология попутного получения концентратов наноструктур, обогащения и кондиционирования концентратов из лежалых шламов.

Практическая значимость работы:

     - наблюдения показали, что с течением времени и даже по прошествии следующих суток в воздухе все-равно фиксируются вещества из состава пыли, что свидетельствует о присутствии распыленных наночастиц, размерами менее 0,1 мкм, которые практически не оседают и находятся в постоянном броуновском движении;

     - предлагается новый перспективный способ вторичной переработки футеровки алюминиевых электролизеров;

     - проработаны вопросы безопасности сотрудников, занимающихся непосредственно переработкой алюминия электролизом на основе использования футеровочных материалов катода;

     - для работников, непосредственно связанных с процессом переработки футеровок, предлагается комплектация средств защиты.

1 Мировое cостояние производства и потребления алюминия.

Экологические проблемы алюминиевой промышленности России.



1.1 Современное состояние производства алюминия в мире

     Алюминий уверенно занимает первое место среди металлов по объемам производства и потребления. Низкий удельный вес и достаточно высокая прочность сплавов на основе алюминия сделали целесообразным их применение в транспортном и общем машиностроении [1]. Алюминий в транспортном машиностроении используется при изготовлении грузовых автоприцепов и трейлеров, автобусов и троллейбусов, контейнеров для перевозки грузов всеми видами транспорта. Перспективным направлением использования алюминия в производстве транспортных средств является морской транспорт и другие сооружения, эксплуатирующиеся на море.

     Традиционные области применения алюминия и его сплавов ? авиация, космическая и оборонная техника. В современных транспортных самолетах доля использования алюминия составляет свыше 80%.

     Пластичность алюминия позволяет получать из него весьма тонкую фольгу, нашедшую широкое применение в производстве конденсаторов и готовых наполнителей в теплоизолирующих панелях. Низкая биологическая активность алюминия обусловила широкое применение фольги в качестве разнообразной упаковки. Низкое электрическое сопротивление позволило использовать алюминий в качестве замены меди в электротехнике.

     В строительстве алюминий используется как кровельный материал, как металл для производства конструкций, оконных рам, турникетов, ограждении, декоративных покрытий и так далее, при этом в частном домостроении алюминий применяется шире, чем в промышленном строительстве.

     Структуру мирового потребления алюминиям можно изобразить в виде диаграммы (см. рисунок 1.1.1) [2]. Следует также отметить, что существует перечень (естественно, неполный) основных металлов и материалов, заменяющих алюминий в различных областях потребления (Таблица 1.1.1). С позиций экономики определяющим во взаимозаменяемости металлов является соотношение их цен, а при учете удельных норм расхода металлов на производство взаимозаменяемых изделий ? уровень затрат. Так, в литературе часто отмечают прогрессивность и широкие возможности замены алюминием железа (точнее ? стали и литейного чугуна). Но при определенном соотношении цен идет обратная замена. Это было характерно, например, для ситуации в России в начале 1990-х годов, описанной следующим образом: Из-за резко возросших цен на алюминиевый прокат, связанных с многократным подорожанием первичного металла, энергии и других ресурсов, потребители отказываются от применения проката, не берут изготовленную по их заказам продукцию, возвращаются к старым вариантам технологий и конструкций с использованием стали, чуrуна и других менее дорогих материалов [3]. В частности, автомобильные предприятия КамА3, МАЗ, ОдА3 в последние два

года полностью прекратили заказывать прессованные профили, железнодорожники в экстремальном порядке восстанавливают производство вагонных букс из стали и чугуна.


Машиностроение
Другие


5%

9%





Транспорт
Потребительские
26%
товары
5%



Электротехника

14%




Фольга


8%
Строительство




Упаковка
25%

8%



Рисунок 1.1.1 – Структура мирового потребления алюминия в 2015 году

Таблица 1.1.1 – Металлы и материалы, замещающие алюминий
Область применения
Основные замещающие металлы и


материалы
Транспортное машиностроение
Железо, медь, никель, титан
Производство  тары  и
упаковочных
Олово,   свинец,   дерево,   железо,
материалов

пластик
Промышленноеи
гражданское
Железо,  железобетон,  пластмассы,
строительство

дерево
Общее машиностроение
Железо, цинк, никель, титан
Производство электротехническое и
Медь
электронной продукции


Потребительские товары
Серебро
Прочие сферы деятельности
Висмут, кадмий


     Если сравнивать индекс цен на алюминиевый прокат со сталью, древесиной, цементом, то есть с теми материалами, эффективным заменителем которых он является, можно выделить его значительное опережение. По этой причине алюминий в последние 2-З года катастрофически теряет свои позиции, завоеванные в предыдущие годы [4].

     Нередки и обратные примеры, когда в силу удорожания тех или иных металлов для алюминиевой промышленности облегчался выход на широкий рынок. Так, еще 2-3 десятилетия назад в качестве консервной тары в основном

использовалась «белая жесть», а применение алюминия в этой области было сравнительно небольшим. В рамках Международного соглашения по олову (1956-1985 гг.) проводилась политика регулирования объемов производства и поддержания достаточно высоких цен [5]. Так, после 1970 года среднегодовой темп роста цен на олово был значительно выше темпов инфляции в этот период. Повышение цен сопровождалось падением спроса на олово, поиском товаров-заменителей. После финансового краха Международного соглашения по олову цены на металл резко упали, но позиции его в ряде рыночных сегментов были уже подорваны. Например, во многих областях производства тары и упаковочных материалов ведущие позиции заняла алюминиевая продукция.

     Мировое производство алюминия хорошо обеспечено разведанными высококачественным сырьем ? бокситами.

     Практически вся добыча бокситов сосредоточена в 14 странах, в каждой из которых добывается не менее 1 млн.т (Таблица 1.1.2). При этом на долю Австралии приходилось 31,7% в 2013 г. и 35,3% в 2015 г. На долю следующих пяти стран – Китай, Бразилии, Гвинеи, Индии и Ямайки – приходилось 52,9% в 2013 г. и 55,6% в 2015 г. Сама же добыча растет умеренными темпами – в среднем на 1,5% в год и составила в 2015 г. 105% к 2013 г.

Таблица 1.1.2 – Добыча бокситов в ведущих странах мира, тыс.т
Страна
2013 г.,
2014 г.

2015 г.


всего
всего
% к 2013
всего
% к
% к 2013



г.

2014 г.
г.
Австралия
72 000
76 800
107
81 000
106
112
КНР
42 000
44 300
105
47 000
106
112
Бразилия
28 300
30 250
107
32 500
107
115
Гвинея
18 900
19 100
101
19 300
101
102
Индия
20 100
19 550
97
19 000
97
95
Ямайка
10 600
10 200
96
9 800
96
93
Казахстан
5 200
5 300
101
5 500
103
106
Россия
5 800
5 600
97
5 300
95
91
Суринам
3 800
3 250
86
2 700
83
71
Венесуэла
3 000
2 680
89
2 200
82
73
Греция
2 200
2 180
99
2 100
96
96
Гайана
2 100
2 000
95
1 800
90
86
Вьетнам
500
850
170
1 000
118
200
Индонезия
12 000
5 000
40
500
10
4
Итого
226 500
227 060
100,2
229 700
102
105


     Основные бокситодобывающие страны являются и крупнейшими продуцентами глинозема. Исключение составляет лишь Гвинея, где объемы производства глинозема относительно невелики и в последние годы снижаютсяю Тенденция к снижению объемов производства глинозема

наблюдается также в странах Северной Америки (США, Канада) и Западной Европы (Испания, Ирландия, Италия). В то же время быстрыми темпами (на 13,2% в год) росло производство глинозема в Китае. Значительный рост имеет место также в Бразилии, Австралии и Индии. К числу стран с достаточно быстрыми темпами роста производства глинозема относится и Россия.

     Данные о динамике производства глинозема приведены в таблице (Таблица 1.1.3).

Таблица 1.1.3 – Производство глинозема в ведущих странах мира, тыс.т
Страна
2012 г.,
2013 г.

2016 г.


всего
всего
% к 2012
всего
% к
% к 2012



г.

2013 г.
г.







Австралия
13 385
14 532
108,6
16 382
112,7
122,4







Китай
2 940
3 840
130,6
5 450
141,9
185,4







США
5 090
5 140
101,0
4 340
84,4
85,3







Бразилия
3 088
3 515
113,8
3 750
106 7
121,4







Ямайка
3 394
3 570
105,2
3 631
101,7
107,0







Россия
2 400
2 687
112,0
3 131
116,5
130,5







Индия
1 860
2 080
111,8
2 500
120,2
134,4







Венесуэла
1 730
1 469
84,9
2 100
143,0
121,4







Украина
1 080
1 230
113,9
1 351
109,8
125,1







Казахстан
1 095
1 158
105,8
1 386
119,7
126,6







Ирландия
1 273
1 200
94,3
1 100
91,7
86,4







Испания
1 110
1 200
108,1
1 100
91,7
99,1







Канада
1 165
1 233
105,8
1 200
97,3
103,0







Греция
616
626
101,6
660
105,4
107,1







Гвинея
650
568
87,4
550
96,8
84,6







Италия
913
973
106,6
500
51,4
54,8
Другие
4 177
2 441
58,4
1 783
73,0
42,7
страны






Итого
45 966
47 462
103,3
50 914
107,3
110,8









     Можно отметить умеренный рост ? на 19,4% за 5 лет – выплавки алюминия в мире в целом. Но при этом значительно снизилось производство алюминия в США. Основные называемые причины – это рост цен на электроэнергию при снижении мировых цен на алюминий, а также уменьшение внутреннего потребления, вызванное общим спадом экономики США. Из-за нехватки электроэнергии в отдельные годы снижалось производство алюминия в Бразилии, Венесуэле. В то же время значительный

рост объемов производства в 2,2 раза за 5 лет, или ежегодный прирост на 17,0%, имел место в Китае. Быстрыми темпами растет выплавка алюминия в Индии и Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ), повышается уровень использования производственных мощностей на заводе в Таджикистане.

     Производство первичного алюминия в мире в целом и в ведущих странах-продуцентах характеризуется данными, приведенными в таблице (Таблица 1.1.4) [6].

     Таблица 1.1.4 – Производство первичного алюминия в ведущих странах мира, тыс.т

Страна
2012 г.,
2013 г.

2016 г.


всего
всего
% к 2012
всего
% к
% к



г.

2013 г.
2012 г.







Россия
2 906
3 146
108,3
3 347
106,4
115,2







Китай
1 960
2 530
129,1
4 300
170,0
219,4







США
3 603
З 779
104 9
2 707
71,6
75,1







Канада
2 327
2 390
102,7
2 709
113,3
116,4







Австралия
1 495
1 718
114,9
1 836
106,9
122,8







Бразилия
1 200
1 250
104,2
1 318
105,4
109,8







Норвегия
919
1 020
111,0
1 096
107,5
119,3







ЮАР
673
689
102,4
676
98,1
100,4







ФРГ
572
634
110,8
б50
102,5
113,6







Индия
484
614
126,9
650
105,9
134,3







Венесуэла
634
570
89,9
570
100,0
89,9







Бахрейн
490
503
102,7
517
102,8
105,5







ОАЭ
381
440
115,5
536
121,8
140,7







Франция
399
455
114,0
450
98,9
112,8







Испания
360
364
101,1
380
104,4
105,5







Великобритания
248
272
109,7
340
125,0
137,1







Таджикистан
206
229
111,2
308
134,5
149,5







Новая Зеландия
310
327
105,5
335
102,4
108,1








     Более четко, отвлекаясь от частных случаев, можно рассмотреть ситуацию на мировом рынке по девяти крупным регионам. Данные о производстве и потреблении алюминия, включая выполненный зарубежными специалистами прогноз на 2016 г (Таблица 1.1.5 и таблица 1.1.6). Остановимся на динамике производства. В 2013 г. оно выросло в мире по сравнению с 2012 г. на 4,8 млн.т, или на 24,5%. Уже в этот период относительно медленные

темпы роста производства алюминия характерны для Америки ? как Северной, так и Латинской. Быстрыми темпами росло производство в Китае и в странах Африки.

Таблица 1.1.5 – Производство первичного алюминия в мире, тыс.т
Страна

2012
2013 г.

2014 г.

2016 г. (прогноз)



г.,
всего
% к
всего
% к
% к
всего
% к
% к



всего

2012

2013
2012

2014
2012





г.

г.
г.

г.
г.












Северная
5 547
6 041
109
5 415
90
98
5 664
105
102

Америка


































Западная
3 252
4 061
125
4 240
105
131
4 605
109
142

Европа


































Азия   без
1 624
2 091
129
2 119
101
131
2 667
126
164

Китая



































Китай

1 658
2 794
169
4 398
158
265
6 650
151
401












Латинска










я

2 037
2 167
106
2 229
103
110
2 436
109
120

Америка











Австрали










я
и
1 566
2 094
134
2 170
104
139
2 293
106
147

Океания











Африка

628
1 178
188
1 372
117
219
1 789
131
285












Восточна
264
376
142
379
101
144
436
115
165

я Европа



































Страны

3 030
3 619
120
3 767
104
124
4 011
107
133

СНГ



































Всего
в
19 606
24
125
26
107
133
З0
120
151

мире


422

089


551





























     После 2014 года обозначилась тенденция снижения объемов производства в Северной Америке ? по отношению не только к 2013 г., но и к 2012 году. Значительно вырастают темпы роста производства в Китае, остаются высокими в Африке. Соответственно именно по этим крупным

регионам и произошли самые серьезные изменения их долей в структуре мирового производства первичного алюминия. Так, доля Китая выросла с 8,5% в 2012 г. до 16,9% в 2014 г. и вырастет до 21,8% в 2016 г. Доля Африки выросла с 3,2% в 2012 г. до 5,3% в 2014 г. и продолжает расти ? до 5,9% в 2016 г. Значительно снижается доля Северной Америки ? с 28,3% в 2012 г. до 20,8%

в 2014 г. и 18,5 % в 2016 г., то есть почти на 10 процентных пунктов. Не столь резко, но все-таки заметно снижается доля в производстве алюминия Латинской Америки и стран СНГ, где основные объемы приходятся на Россию.

Таблица 1.1.6 – Потребление первичного алюминия в мире, тыс.т
Страна
2012
2013 г.

2014 г.

2016 г. (прогноз)



г.,
всего
% к
всего
% к
% к
всего
% к
% к



всего

2012


2013
2012

2014
201





г.


г.
г.

г.
2 г.













Северная
5 642
6850
122
6 622

97
118
7 674
116
136

Америка



































Западная
5 442
6070
112
6 004

99
110
6 627
110
123

Европа






































Китай

1 860
3 300
178
4 212

128
227
6 428
153
346













Азия (без
5 009
5515
110
5 460

99
109
6 145
113
123

Китая)





































Латинска











я

879
951
108
992

104
113
1 125
114
128

Америка























Австрали











я
и
З83
388
101
340

88
89
438
129
114

Океания
























Африка

230
339
148
347

103
151
391
113
170













Восточна
290
610
210
613

101
212
742
121
256

я Европа




































Саяны

543
818
151
930

114
171
1 244
134
229

СНГ






































Всего
в
20 278
24 841
123
25

103
126
30 814
121
152

мире




520




































     В потреблении первичного алюминия (Таблица 1.1.7) самыми быстрыми темпами тоже отличается КНР [7] Опережающими среднемировые темпами

растет потребление в странах CHГ, Восточной Европе и Африке. Но их суммарный удельный вес в потреблении алюминия относительно невелик и изменялся от 5,2% в 2012 г. до 7,1% в 2013 г. и 7,4% в 2014 г. Ожидается, что

в 2016 г. суммарное потребление первичного алюминия в этих регионах составит около 2,4 млн т., или 7,7% от общемирового.

     Таблица 1.1.7 – Доля отдельных крупных регионов в мировом производстве и потреблении алюминия, %



Производство


Потребление


Регион










2012
2013
2014
2016
2012
2013
2014
2016





















Северная
28,3
24,7
20,8
18,5
27,8
27,6
26,0
24,9

Америка





























Западная
16,6
16,6
16,2
15,1
26,9
24,4
23,5
21,5

Европа





























Китай
8,5
11,4
16,9
21,8
9,2
13,3
16,5
20,9











Азия   без
8,3
8,6
8,1
8,7
24,7
22,2
21,4
19,9

Китая





























Латинская
10,4
8,9
8,5
8,0
4,3
3,8
3,9
3,7

Америка





























Австралия
8,0
8,6
8,3
7,5
1,9
1,6
1,3
1,4

и Океания





























Африка
3,2
4,8
5,3
5,9
1,1
1,4
1,4
1,3











Восточная
1,3
1,6
1,5
1,4
1,4
2,4
2,4
2,4

Европа





























Страны
15,4
14,8
14,4
13,1
2,7
3,3
3,6
4,0

СНГ






























     Крупнейшие потребители алюминия ? индустриальные страны Северной Америки, Западной Европы и Восточной Азии (без Китая) ? увеличивают объемы потребления, но относительно низкими темпами. Соответственно, доля Северной Америки и Западной Европы в потреблении алюминия снизилась с 54,7% в 2012 г. до 49,5% в 2014 г. и понизится до 46,4%
в 2016 г. Доля Азии (без Китая) падает с 24,7% в 2012 г. до 21,4% в 2014 г. и
19,9% в 2016 г.

     1.2 Экологизация алюминиевой промышленности и мировые интеграционные процессы его производства



     Экологизация алюминиевой промышленности – это комплекс правовых, управленческих, технико-технологических и других мероприятий, способствующих устойчивому развитию эколого- социально-экономической системы. Под устойчивым развитием подразумевается процесс изменений, в котором эксплуатация природных ресурсов, направление инвестиций, ориентация научно-технического развития, развитие личности и институциональные изменения согласованы друг с другом и укрепляют нынешний и будущий потенциал для удовлетворения человеческих потребностей и устремлений. Процесс экологизации промышленности выступает в качестве определенного этапа развития промышленного производства, когда в системе факторов, определяющих развитие производственных сил, резко возрастает удельный вес социально-экологических противоречий.

Отметим несколько факторов, препятствующих процессу экологизация:
1. Эколого-экономические факторы:

• отдаленность результата экологических инвестиций;
• сырьевая направленность отечественной экономики;

     • большое количество экологически грязных промышленных производств и производств с высокой степенью износа основных фондов;

• природно-ресурсные и климатические особенности;

     • отсутствие механизма поддержки и внедрения экологических инноваций.

2. Нормативно-правовые факторы:

     • неопределенность и зачастую противоречивость природоохранного законодательства;

     • отсутствие мотивирующего правового механизма для внедрения ресурсосберегающих и малоотходных технологий.

3. Социально-политические факторы:

     • неоптимальность размеров хозяйствующих образований при низком уровне транспортного и информационного обеспечения;

• низкие культура управления и социальная ответственность. Рассмотрим ключевые аспекты экологизации.
Региональный аспект. В связи с неделимостью биосферы загрязнение

природной среды невозможно удержать в территориальных границах региона,

в котором это происходит. Поэтому на уровне региона сложно решить экологические проблемы без соответствующей его переориентации с учетом:

• размещения природных сырьевых и энергетических ресурсов;

• размещения населения;
• уровня хозяйственного освоения территорий;

• климатических условий.

     Правовой аспект. Правовую основу охраны окружающей среды можно сформулировать как «установленную законом систему мер, направленных на охрану окружающей среды и рациональное использование, восстановление и умножение природных богатств» [6]. Правовая основа охраны природы в России базируется на ряде принципов:

     • природные ресурсы составляют государственную собственность и предоставляются только в пользование;

     • охране подлежат все объекты природы – как вовлеченные в хозяйственный оборот, так и неэксплуатируемые;

     • осуществление контроля за рациональным использованием природных ресурсов и охраной природы;

• ответственность за несоблюдение законодательства об охране природы
и др.

     Технико-технологический аспект. Именно технология и ее аппаратурное оформление определяют, где и сколько образуется отходов, каковы будут их свойства [7]. Необходимы:

• снижение материалоемкости и энергоемкости машин;

• повышение производительности машин и механизмов;
• улучшение экологических характеристик машин и оборудования;

     • совершенствование технологии конкретных производств и инновационная конкуренция между различными технологиями их использования [1];

• оптимизация использования природных ресурсов;

• уровень потребления готовой продукции.

     Эколого-экономический аспект. В первую очередь речь идет о следующих вопросах:
• экономическая эффективность экоинвестиций;

• экономический ущерб от нерационального природопользования;
• использование отходов производства в качестве вторичного сырья;

• использование возобновляемых ресурсов [1].
Сегодня на большинстве предприятий алюминиевой промышленности

экологизация промышленности осуществляется преимущественно экстенсивно – путем очистки выбросов и сбросов, а не путем их предотвращения.

     Практика экологизации зарубежных компаний цветной металлургии показала, что наиболее эффективно функционируют комплексы,

объединяющие предприятия сырьевого, металлургического и металлообрабатывающего экологического профиля. В вертикaльно-интегрированной компании эффективность экологизации обеспечивается за счет следующих факторов:

     ? снижение сквозных удельных затрат на производство конечной продукции;

     ? экономии издержек, связанных с использованием сторонних подрядчиков и посредников;

     ? возможности реализации экологичных капиталоемких проектов и научно- технических программ за счет консолидации финансовых ресурсов;

     ? оперативности в перераспределении материальных и финансовых ресурсов между предприятиями;

     ? большей устойчивости по отношению к внешним воздействиям, в частности меньшей зависимости от негативных вредных экологических и производственных факторов при организации отдельных производств.

     В настоящее время мировая алюминиевая промышленность характеризуется высоким уровнем концентрации и интеграции экологичного производства. Около десятка транснациональных компаний (ТНК) контролируют основные объемы добычи бокситов, производство глинозема и первичного алюминия (Таблица 1.2.1). Они же являются крупными игроками на рынках алюминиевых полуфабрикатов и изделий из алюминия.

     Таблица 1.2.1 – Крупнейшие мировые компании, внедряющие экологизацию производства алюминия

Компания
Доля рынка, %
Количество произведенного


материала (тыс.т)
UCRusal
6,7
3 601
Chalco
6,2
3 380
Rio Tinto
6,2
3 361
Hongqiao Group
5,8
3 158
Alcoa
5,8
3 125
CPI
4,9
2 669
EGA (Dabal+Emal)
4,3
2 341
Xinfa Group
4,3
2 306
Norsk Hydro
3,6
1 958
East Hope
2,6
1 395


     В последние годы в алюминиевой промышленности произошла значительная реорганизация производства, сопровождающаяся слияниями экологичных производств и компаний, концентрацией производственных мощностей. В 1998 г. компания США А1соа поглотила неотечественную компанию Аlитах Inc. и приобрела испанскую Inespal S.A. В 2000 г. был завершен процесс слияния Alсоа с другой алюминиевой компанией — Reynolds Metals Со. Новая компания А1соа Inc., образовавшаяся в результате этих слияний, стала крупнейшей алюминиевой компанией мира. Добыча бокситов (в Австралии, Суринаме, Ямайке, Бразилии, Гайане и Гвинее) равняется 22,6 млн.т в год, мощности по производству глинозема составляют 14 млн.т, по выпуску первичного алюминия — 4,3 млн.т. Вместе с тем, были объединены и экологические производственные инновации в области добычи

и производства алюминия.

     А1соа Inc. ? характерный пример современной экологичной компании. Помимо предприятий по добыче бокситов, производству глинозема и первичного алюминия, она имеет эко-заводы по выпуску металлопродукции, используемой в пищевой, автомобильной, аэрокосмической промышленности

и в строительстве. Компания владеет электростанциями и транспортными средствами. Выручка от реализации предприятий А1соа Inc. составила в 2000 г. — 22 936 млн. долл., в 2002 г. — 20 260 млн. долл. В денежном выражении это больше, чем весь объем производства в цветной металлургии России в эти годы. Компания также рекордсмен по сокращению экологических пошлин и платежей в связи с внедрением экологических комплексов и производств.



     1.3 Направления развития алюминиевой промышленности России и анализ их экологичности

     Производство первичного алюминия – по заводам и Федеральным округам – характеризуется данными (Таблица 1.3.1) [8]. В 2014 г. объемы производства по стране в целом превышали уровень 2012 г. почти на 8%. Но при этом почти весь фактический прирост был достигнут за счет трех сибирских заводов – Саянского, Братского и Красноярского. Саянский АЗ проектировался примерно на те мощности, что достигнуты с 2016 г., необходимая производственная инфраструктура была в основном создана еще

в советский период. На долю Саянского АЗ пришлось две трети всего прироста выплавки алюминия за 2012 год (153,2 тыс.т из 230,8 тыс.т). Темп роста выпуска алюминия на Саянском АЗ составил в 2014 – 167,7% к 2012 г., на заводах Уральского ФО в среднем в 2014 г. сохранялся уровень выпуска 2012 г., а на Волгоградском АЗ (Южной ФО) объемы производства были меньше, чем в 2012 г.

После 2014 г. производство алюминия в России росло в среднем на 2,5%

в год. При этом опережающими темпами оно росло в тех регионах, где ранее отставало, ? в Северо – Западном, Южном и Уральском ФО. Доля заводов Сибирского ФО выросла с 82% в 2012 г. до 83,5% в 2014 г., затем снизилась до 82,5% в 2016 г. Доля предприятий остальных регионов остается небольшой, при этом к 2016 г. несколько выросла доля уральских заводов.

     Таблица 1.3.1 – Производство первичного алюминия на Российских заводах, тыс.т

Заводы
2012 г.,
2014 г.

2016 г.


всего
всего
% к 2012
всего
% к
% к



г.

2014 г.
2012 г.
Надвоицкий АЗ
73
65
89
76
118
104
Кандалакшский
62
68
110
71
105
116
АЗ






Волховский АЗ
15
17
112
23
133
149


Итого
Северо-
150
150
100
170
114
113
Западный округ






Волгоградский
141
130
93
151
116
107
АЗ
(Южный






ФО)







Уральский АЗ
78
81
104
103
128
132







Богословский
160
159
100
183
116
115
АЗ















Итого

238
240
101
287
120
121
Уральский ФО













Братский АЗ
819
871
106
931
107
114







Красноярский
793
837
105
904
108
114
АЗ







Саянский АЗ
233
386
166
459
119
197







Иркутский АЗ
256
260
101
282
109
110







Окончание таблицы 1.3.1




Заводы
2012 г.,
2014 г.

2016 г.



всего
















всего
% к 2012
всего
% к
% к




г.

2014 г.
2012 г.







Новокузнецкий
286
274
96
296
108
104
АЗ















Итого

22 387
2 527
110
2 871
109
120
Сибирский ФО













Всего по России
2 915
3 146
108
3 478
111
119







Надвоицкий АЗ
73
65
89
76
118
104







Кандалакшский
62
68
110
71
105
116
АЗ







Волховский АЗ
15
17
112
23
133
149









     Рост объемов производства в отрасли сопровождался значительным улучшением качественных показателей работы предприятии. Так, в среднем по электролизному переделу сравнение показателей за 2014 и 2016 гг. дает следующие результаты. Резко вырос выход по току: верхний токоподвод ? с 82-85% до 88%, боковой токоподвод ? с 85% до 91,2%, обожженные аноды ?

с 86% до 90,6%. Снизились расходные коэффициенты: анодной массы ? с 560 кг/т до 488-490 кг/т, свежих фторсолей ? с 60 кг/т до 24 кг/т, технологической электроэнергии в постоянном токе ? с 16800 кВт*ч/т до 15400 кВт*ч/т.

     Производительность труда в отечественной металлургии ниже, чем на зарубежных заводах, следовательно, и затраты труда на 1 т алюминия у нас больше. Но оплата в пересчете на 1 т металла в несколько раз меньше, что и дает экономию по трудозатратам в 108 долл/т.

     Если сравнивать достигнутые результаты со средними по регионам мира (Таблица 1.3.2), то можно сделать следующие выводы [9]. Российские заводы по качественным показателям работы уступают заводам, расположенным в индустриально развитых странах (Северная Америка, Западная Европа, Австралия). Ничего удивительного в этом нет. Более неприятен тот факт, что по важным статьям затрат ? расход электроэнергии и анодов ? отечественные производители алюминия и сейчас уступают китайским и африканским ? нашим серьезным конкурентам на мировых рынках. Отметим, что при развитии алюминиевой промышленности в Индии и странах Персидского залива там будут строиться современные предприятия с передовыми технологиями, вследствие чего конкуренция среди экспортеров алюминия увеличится. И здесь у отечественных производителей есть основания для тревоги.

     Таблица 1.3.2 – Технико-экономические показатели электролиза алюминия в различных регионах мира

Регион
Выход по
Расход
Расход
Срок службы

току, %
электроэнергии,
анодов,
электролизера,


тыс, кВтч/т
кг/т
мес.





Северная
92,8
14,5
422
82
Америка









Европа
91,5
14,6
424
82
Азия
88,8
15,5
448
76
Южная
88,5
15,4
472
52
Америка




Китай
90,0
14,5
456
56
Австралия
92,0
14,7
428
70
Африка
90,8
14,8
450
64


     При соблюдении предъявляемых на ЛБМ требований к качеству алюминия российские компании в среднем выглядят лучше западных по величине удельных затрат на производство металла. По состоянию на декабрь 2016 года при цене алюминия на ЛБМ 1555 долл/т удельные затраты на российских предприятиях составляли 1164 долл/т против 1237 долл/т на зарубежных заводах. Выигрыш в 73 долл/т (или около 6%) складывается за счет следующих факторов. Хотя удельные затраты электроэнергии на производство алюминия по России на 10-15% выше, чем на передовых западных заводах, ее относительная дешевизна позволяет экономить 118 долл. на каждой тонне алюминия. В среднем российские алюминиевые заводы

покупают электроэнергию вдвое дешевле, чем их западные конкуренты, ? примерно 1 цент за 1 кВт-ч.

     Производство первичного алюминия, особенно на старых заводах, работающих по технологии Содерберга, связано с выбросами в атмосферу ряда химических элементов и соединений, относящихся к категории загрязняющих веществ (ЗВ). Это фтористые и сернистые соединения, пыль, оксид углерода, перфторуглероды, возгоны каменноугольного пека, или так называемые смолистые вещества, значительная часть которых представлена полициклическими органическими соединениями, включая полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), и пр. [1, 2]. Масштабы и темпы наращивания мощностей по производству первичного алюминия, прежде всего в странах с избытком дешевой электроэнергии и рабочей силы, актуализируют вопросы повышения экологической без опасности этого производства и охраны окружающей среды.

     В настоящее время с целью снижения вредных выбросов и уменьшения потребления электроэнергии при производстве алюминия рассматриваются несколько направлений. Одно из них связано с рециклингом, поскольку увеличение доли вторичного металла в товарной продукции приводит к значительному сокращению выбросов токсичных веществ, экономии электроэнергии и снижению экологической напряженности в районе производства. Однако по понятным причинам решить проблему экологической безопасности за счет только рециклинга невозможно. В любом случае производство первичного алюминия в обозримом будущем останется в качестве существенной составляющей удовлетворения возрастающей потребности человечества в этом металле.

     Второе направление связано с совершенствованием существующих технологий как главного технологического процесса (электролиза расплава.......................