Состояние и тенденции развития мирового производства глинозема.

С.Н. Ахмедов, А.И. Киселев, В.В. Медведев, Б.С. Громов, Р.В. Пак, Ю.В. Борисоглебский.

Производство глинозема осуществляется в 33 странах мира. В 2000 г. на 68 действующих глиноземных заводах было произведено 49,878 млн. тонн товарного глинозема всех разновидностей качества, что составляет 74,8 % от проектной мощности [1]. В таблице №1 представлена характеристика региональных производителей глинозема.

Производство глинозема в мире по трем уровням мощности

Примечание: В перечень других стран включены производители глинозема, у которых проектная мощность была ниже 900 тысяч тонн / год. В списке стран - Босния и Герцеговина, Франция, Румыния, Гвинея, Гайана, Азербайджан, Югославия, Иран, Корея, Турция, Великобритания, Словения и Словакия.

Несмотря на большое количество заводов и многочисленность стран-производителей, основную массу глинозема выпускают в 8 государствах, куда входят Австралия, Индия, Китай, Ямайка, США, Бразилия, Россия и Венесуэла. На долю этих стран приходится 72,8 % выпуска глинозема.

Детальный анализ качественных характеристик товарного глинозема показал наличие заметных различий между отдельными группами заводов. По нашей классификации, группы идентичных по качеству глинозема заводов объединяются по признаку континентального районирования, который базируется на принадлежности завода к сырьевому источнику алюминий содержащего материала.

Таких укрупненных групп оказалось пять. В первую группу вошли все глиноземные заводы Американского континента и Гвинеи. Во вторую группу - заводы Австралии; в третью группу введены заводы Индии. Четвертая группа заводов включает глиноземные предприятия Европы, работающие преимущественно на привозном импортном боксите. В нее входят Италия, Испания, Германия, Ирландия, Греция и Югославия. В пятую группу вошли глиноземные заводы России, Украины, Казахстана, Венгрии, Румынии, Турции и Боснии и Герцеговины. При этом сделана отдельная выборка качества глинозема, получаемого из бокситов и из нефелинов.

В таблице № 2 представлены в систематизированном виде качественные характеристики товарного глинозема, произведенного на указанных группах заводов.

Средние значения качественных характеристик товарного глинозема,
произведенного на предприятиях континентального районирования (по состоянию на конец 2000 года).
(нажмите на ссылку для просмотра таблицы)

Расхождения в качестве глиноземов марки "sandy" проявляются в крупности продукта (фракция минус 45 микрон), в химическом составе (Fe₂O₃, SiO₂, Na₂O), в активности поверхности кристаллов глинозема (фактор " ВЕТ") и в объемной плотности. Товарный глинозем, получаемый из нефелинового сырья, значительно отличается по качеству от глинозема, получаемого из всех разновидностей бокситов. Он имеет низкое содержание щелочи и малые потери при прокаливании, несет только следы окиси железа, но характеризуется повышенным содержанием кремния. Нефелиновый глинозем мелок, пассивен, имеет повышенный угол естественного откоса.

Практически весь товарный глинозем в мире, за исключением двух заводов в России - АГК и ПГК, производится из бокситов различных месторождений и разного минералогического состава. Основная масса перерабатываемого боксита принадлежит к категории легко вскрываемых тригидратных бокситов, у которых окись алюминия представлена в форме Al(OH)3. Часть бокситов принадлежит к диаспоро-бемитовой разновидности, в которой алюминий связан в трудно растворимую форму AlOOH. Такие бокситы находятся в Китае, Греции, Турции, Румынии, Венгрии, Югославии и на Урале, в России.

В таблице № 3 приведены средние содержания основных компонентов бокситов, практически перерабатываемых на глиноземных заводах соответствующих стран.

Химический состав бокситов различных месторождений

К высококачественной разновидности сырья относятся гидраргиллитовые бокситы Ямайки, Гвинеи, Индии и Суринама, а также диаспоровые бокситы Греции; к среднему уровню - бокситы Бразилии, Австралии, Венгрии и бывшей Югославии. Качество бокситов Китая резко отличается от других разновидностей алюминиевого сырья, прежде всего по содержанию Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃ и своему минералогическому составу.

Практически на всех глиноземных заводах мира, за исключением российских предприятий и части китайских заводов, для переработки бокситового сырья используется одна и та же технологическая схема, соответствующая известному способу Байера.

Расходные нормативы при выпуске 1 тонны продукции и экономические показатели у различных производителей глинозема изменяются в широких пределах. В таблице № 4 представлены средние значения соответствующих параметров по группам глиноземных заводов континентального районирования.

Себестоимость 1 тонны глинозема включает расходы на боксит, общую энергию, другие виды сырья и затраты на оплату труда и текущий ремонт, а также учитывает величину списываемых капитальных затрат. Сумма первых четырех позиций представляет собой "оперативную стоимость" производства, или цеховые расходы. "Оперативная стоимость", которая являются аналогом цеховой себестоимости, изменяется на американских, австралийских, индийских и европейских заводах в пределах от 123,9 до 189,3 $, составляя в среднем 156,6 $ / т глинозема. Цеховая себестоимость на российских заводах к концу 1999г. изменялась в пределах 95 ё135$, на глиноземных заводах Украины - от 170 до 200$.

Капитальные затраты, по сути, отражают приведенную сумму денежных средств, расходуемых на модернизацию технологии, замену оборудования, расширение производства, усовершенствование сырьевой базы, на автоматизацию и т.д. Табличные данные свидетельствуют о том, что эти расходы максимальны на глиноземных заводах американского континента, но минимальны в восточно-европейских странах и в Казахстане.

После суммирования величины оперативной стоимости и капитальных затрат получают полную себестоимость 1 тонны глинозема. В среднем она составляет 222,4$.

Структура полной себестоимости 1 тонны глинозема, представляющая собой относительную долю составляющих затрат, характеризуется следующим образом: полная себестоимость - 100 %; бокситовое сырье - 24,28; энергетические расходы - 24,31; другие виды сырья - 8,79; оплата труда и текущий ремонт -16,87; капитальные затраты, в форме условно-постоянных расходов, - 25,75 %.

Инвестиционные удельные вложения на 1 т глинозема на строительство заводов в указанных регионах мира изменяются по среднему значению в незначительных пределах - от 700 до 930 $ / тонну глинозема.

Цена бокситового сырья представляет значительный интерес при анализе состояния глиноземного производства и в маркетинговых исследованиях рынка поставок бокситов на действующие предприятия. Анализ динамики изменений качества боксита и действующей цены на нескольких западных заводах выявил очевидную корреляционную связь между стоимостью боксита, кремниевым модулем и содержанием Al₂O₃ в сырье.

Эту связь можно отразить эмпирической формулой, по которой рассчитывается прогнозная цена 1 тонны бокситов Австралии, Ямайки и Бразилии, перерабатываемых в регионах их добычи. В частности:

C_{АВС.+ ЯМ} = 0,995 * µ_Si + 1,423 * (Al₂O₃ - 47,5); ($ / t)

C_БРАЗ = 1,02 * µ_Si + 1,802 *(Al₂O₃ - 44,0); ($ / t)

где:

Предложенная формула дает возможность оценить вероятный уровень цен на отечественные, российские бокситы, без учета местных надбавок. Например, стоимость 1 тонны сырья с коммерческой влажностью 8,0 % должна быть эквивалентна, в долларах США:

Средние значения экономических показателей действующих глиноземных
заводов мира по состоянию на конец 2000 года.
(нажмите на ссылку для просмотра таблицы)

Тенденции развития мирового производства глинозема проявляются в динамике строительства новых заводов, в изменениях структуры товарной продукции, в единичной мощности предприятий и в технологических новациях.

До начала 70-х годов наблюдался рост числа ежегодно вводимых глиноземных заводов, но к концу столетия произошло существенное сокращение строительства новых объектов - только три завода в 90-е: два объекта в Китае и один в Бразилии. Динамика строительства объектов мирового глиноземного производства в период с 1855 по 2000 годы показана на рис. 1.

Структура товарной продукции глиноземных заводов претерпевает значительные изменения, прежде всего в направлении повсеместного перехода на выпуск металлургического глинозема марки "sandy". При этом часть маломощных и преимущественно старых предприятий вообще прекращают производство металлургического глинозема и переходят на выпуск продукции марки "chemical" в широком ассортименте. В связи с высокой рентабельностью химических марок глинозема часть предприятий перешла на производство комбинированной продукции типа "sandy/chemical". Из 84 известных глиноземных заводов в мире на выпуск продукции марки "sandy" ориентированы 38 предприятий, только марки "floury" - 13 заводов, в том числе 7 заводов в Китае с маркой "semi powder", комбинированной продукции "sandy / chemical" - 22 завода и только химических марок глинозема - 12 предприятий.

Единичная мощность глиноземных заводов существенно растет. Все новые заводы первоначально заявляют производительность от 1 до 2,5 млн. т/год, с перспективой дальнейшего увеличения производства. Основные производители глинозема, входящие в лидирующую пятерку и имеющие действующие заводы-гиганты с производительностью 1,85-3,0 млн. тонн, продолжают вкладывать значительные средства на расширение мощности до уровня 2,5?4,0 млн. Можно отметить устойчивую тенденцию создания глиноземных заводов в регионах непосредственного их примыкания к собственным бокситовым месторождениям.

Технологические новации в глиноземном производстве направлены на усовершенствование процессов автоклавного выщелачивания боксита и декомпозиции алюминатного раствора, а также связаны с переделами кальцинации гидроокиси алюминия. Особое внимание уделено интенсификации процесса отделения красного шлама и его утилизации, включая сухое складирование. В этот же блок входят программы внедрения широкой автоматизации и повсеместного компьютерного контроля производства, а также модификации пульповых насосов на основе использования эффективных торцевых уплотнений.

По имеющимся данным [1] автоклавный процесс экстракции окиси алюминия из боксита используется практически на всех глиноземных заводах, при этом применяется трехуровневый температурный режим - 130-150°С, 230-255°С и 260-280°С. Агитационное выщелачивание при температуре 100-110°С используется только на пяти глиноземных заводах - на Ямайке, в Индии, в Гвинее и в Казахстане.

При декомпозиции алюминатного раствора широко используются две технологии производства глинозема марки "sandy". Одна - американская - применяет двухступенчатый высокотемпературный режим выкрутки за короткое время, при низком затравочном отношении, с промежуточным выводом крупной фракции гидроокиси алюминия. Другая - европейская - использует одностадийный длительный цикл выкрутки при низкой температуре, большом затравочном отношении и с многоступенчатой классификацией получаемой гидратной пульпы.

При обработке красных шламов осуществляется переход на быстрые сгустители, производится предварительный вывод кварцево-железистых песков, применяются синтетические флокулянты и специфические приемы удаления малых примесей из раствора. На переделе кальцинации крупной гидроокиси алюминия повсеместно внедряется модернизация вращающихся печей или их замена на стационарные установки кипящего слоя производительностью от 450 до 1850 т / сутки. На всех новых заводах строятся только установки КС.

Инвестиционные затраты на автоматизацию и компьютерный контроль технологического цикла планируются у всех ведущих производителей глинозема. Средняя стоимость вложений на автоматизацию достигает 8,6 $/т товарного глинозема.

Анализ состояния российского глиноземного производства показывает, что, в отличие от общемирового уровня, темпы развития мощностей по выпуску металлургического глинозема в России отстают от темпов развития производства первичного алюминия. Недостаток мощностей по производству продукции на российских глиноземных заводах стал главной причиной усиления сырьевого дефицита на алюминиевых заводах и повлиял на ценовую конъюнктуру рынка глинозема.

Особенную остроту сырьевая проблема российской алюминиевой отрасли приобрела в районе Сибири, где сосредоточен крупный блок алюминиевых заводов и имеется гидроэнергетический потенциал, но отмечается дефицит с поставками глинозема. Положение усугублено тем, что сибирский регион находится в ситуации предельной удаленности от источников поставок по импорту, как глинозема, так и высококачественных бокситов.

Эффективным решением проблемы несоответствия мощностей по производству глинозема и алюминия может стать строительство новых и расширение старых глиноземных заводов с вовлечением в переработку низкокачественного бокситового сырья из месторождений Тимано-Печорского, Северо-Онежского, Восточно-Сибирского и Курско-Орловского регионов России.

Главные задачи при реализации подобной инициативы таковы:

Для реализации поставленных задач могут быть привлечены новые и усовершенствованные существующие технологии переработки низкокачественного бокситового сырья, с использованием гидрохимических процессов, как на стадии обработки исходного сырья, так и при утилизации получаемых красных шламов.

Таким образом, создание и практическое внедрение гидрохимических технологий переработки низкокачественного бокситового сырья может стать одним из основных направлений в области развития российского глиноземного производства в двадцать первом веке.

Список литературы:

РЕФЕРАТ

В 2000г. на 68 действующих глиноземных заводах было произведено 50,306 млн. тонн товарного глинозема. На долю 8 государств: Австралия, Индия, Китай, Ямайка, США, Бразилия, Россия и Венесуэла; приходится 73,1% выпуска глинозема.

Практически весь товарный глинозем в мире, за исключением двух заводов в России - АГК и ПГК, производится из бокситов различных месторождений и разного минералогического состава. К высококачественному сырью относятся гидраргиллитовые бокситы Ямайки, Гвинеи, Индии и Суринама, а также диаспоровые бокситы Греции; к среднему уровню - бокситы Бразилии, Австралии, Венгрии и бывшей Югославии.

В среднем полная себестоимость производства 1 тонны глинозема составляет 222,4$. Инвестиционные удельные вложения на 1 т глинозема при строительстве заводов в указанных регионах мира изменяются по среднему значению в незначительных пределах - от 700 до 930 $/тонну глинозема.

Единичная мощность глиноземных заводов существенно растет и составляет от 1 до 2,5 млн. т/год.

Анализ состояния мирового глиноземного производства показывает, что темпы развития мощностей по выпуску металлургического глинозема отстают от темпов развития производства первичного алюминия. Недостаток мощностей стал одним из весомых факторов роста цены на глинозем и главной причиной усиления сырьевого дефицита на алюминиевых заводах.

Постепенное снижение объемов добычи высококачественных бокситов, высокие эксплуатационные затраты и энергоемкость применяемых способов переработки сырья, в соче-тании с их экологически неблагоприятным воздействием, являются в совокупности объективной основой для вовлечения в производство низкокачественного алюмосодержащего сырья.

Таким образом, разработка технологий переработки низкокачественного алюмосодержащего сырья может стать одним из основных направлений в глиноземном производстве в двадцать первом веке.