Металлургия в Таджикистане по объему потребления энергии представлена в первую очередь электролизом алюминия. Предприятие построенное в 70-х годах прошлого столетия одним из последних на территории бывшего СССР использует электролизеры с обожженными анодами. В силу сложившихся обстоятельств Таджикистан в настоящее время не располагает собственной сырьевой базой, а ее развитие невозможно без оценки энергетических ресурсов республики, основу которых составляют гидроэнергетические установки, расположенные на реках. В статье представлен статистический анализ энергопотребления и оцениваются перспективы повышения технико-экономических показателей ГУП «Талко» на ближайший период жесткого дефицита энергетических ресурсов. Обосновывается необходимость использования ресурсов, накопленных в действующих шламохранилищах и перспективы использования литиевых добавок в электролит на основе гидроминеральных ресурсов республики.
Ключевые слова: электролиз алюминия, литиевые добавки, шламовые отходы, энергообеспеченность
Таджикистан — горная страна в Центральной Азии, не имеющая выхода к морю, площадь территории которой составляет 143.000 км2. Примерно половина территории страны расположена выше 3.000 метров над уровнем моря; горы занимают около 93 % территории. Низменные участки расположены в долинах рек. Общая установленная мощность по производству электроэнергии в Таджикистане составляет 5.244 МВт (2013 г.), в т. ч. 5 211 МВт мощности гидроэлектростанций (более 99 %).Около половины всей электроэнергии потребляет местная алюминиевая компания
ГУП ≪ТАЛКО≫. Вторым по величине потребителем является сектор домохозяйств (26 %), затем идет сельскохозяйственный сектор, где электроэнергия используется в основном в летние месяцы при орошении.
Рис. 1. Водные артерии Таджикистана
Таджикистан испытывает трудности в связи со значительной нехваткой электроэнергии в зимние месяцы, что обусловлено рядом факторов: высоким спросом на электроэнергию для отопления жилья зимой, потерей источника импорта электроэнергии и газа начиная с 2009 года и зависимостью от гидроэнергетической системы, мощность которой снижается в зимний период в связи с низким уровнем речного стока. Лишь Нурекская ГЭС имеет собственное водохранилище, все другие гидроэлектростанции — руслового типа, их мощность падает зимой в связи со снижением речного стока. Нурекская ГЭС составляет основу энергосистемы Таджикистана, на ее долю приходится более 60 % установленной мощности. Именно она обеспечивает производство алюминия, которое является безоговорочным лидером в техно сфере Таджикистана. В силу исторических причин исходные компоненты (глинозем, фторидные соли, анодные блоки) с момента возникновения электролиза в Таджикистане в 70 годах поставлялись из внешних по отношению к республике источников. Прекращение существования СССР в этом смысле отрицательно отразилось на экономике Таджикистана [1].
Оценочные значения возможности экономии энергии в ГУП ≪ТАЛКО≫ основаны на результатах энергетического аудита, проведенного компанией NorskEnergy19 для таджикской алюминиевой компании в 2012 году [2]. Основной вывод по итогам аудита заключался в том, что компания обладает большим потенциалом в области энергосбережения в отношении таких процессов, как электролиз, производство угольных анодов и всех типов вспомогательного оборудования. Общая расчётная экономия электроэнергии и природного газа составляет:
– 0,95 ТВт.ч/год — электролиз;
– 0,17 ТВт.ч/год — производство анодов;
– 0,23 ТВт.ч/год — заводские услуги.
Большая часть мер общей стоимостью 87 млн. долл. США в 2013–2017 годах может окупиться за четыре года. Эти меры помогут значительно сократить зимний дефицит энергии — на 531 ГВт. На Рис.2 представлена динамика помесячной выработки электроэнергии в 2005- 2010 годах и характерная потребность, отнесенная к 2009 году.
Рис. 2. Соотношение месячных объемов, вырабатываемой энергии
Устойчивый дефицит энергии в зимние месяцы подтверждён статистически. Исходя из представленных данных возможности развития производств сырья для электролиза алюминия на основе местных образований глиноземсодержащего сырья выглядят крайне проблематичными не только на ближайшую, но даже и на более отдаленную перспективу. В любом случае какие-то реальные возможности просматриваются только в том варианте, когда неизбежные затраты энергии на производство будут находиться в противофазе зависимостей, представленных на рисунке. А это значит, что производство должно быть настроено на сезонный характер с интенсивной нагрузкой в летние месяцы и практически полной остановкой в зимние. Вполне естественно, что возможности развития производственного сектора Таджикистана, следует искать в снижении удельных энергозатрат на производство алюминия.
За последние годы мировая алюминиевая промышленность сталкивается с продолжающейся тенденцией низких цен. Цены на алюминий стали исключением при восстановлении мирового рынка товаров. На мировом рынке алюминия в 2011 году спрос превысил на 1.6 миллионов тон, удерживая цены ниже 2,000 долларов США/за метрическую тонну (MT). Снижение спроса и увеличение производства алюминия в Китае, выросшее с 2.8 миллионов MT в 2000 году до 17.8 миллионов MT в 2011году1 считается основным фактором, оказывающим влияние на такую тенденцию. В 2011 году завод ТАЛКО произвел 280,000 MT.
Несколько международных алюминиевых компаний начали реагировать на ситуацию с низкими ценами, применяя различные стратегии. Компания Rusal сократила производство до 150,000 MT в 2012 году; компания Alcoa закрыла свои заводы в Италии и Испании; компания Rio Tinto закрыла свой завод Lynemouth в Великобритании; Компания Norsk Hydro законсервировала свой завод в Австрии; компания Klesch закрыло производство в Нидерландах; компания Bosnia’s Aluminij Mostar объявила о сокращении продукции на 12.5 %; компания Ormet планирует закрыть шесть линий электролиза в США.
Мировой опыт производства алюминия показывает, что наиболее значимым фактором снижения удельных энергозатрат и уменьшения экологической опасности является использование микродобавок в электролит и наиболее действенным компонентом в этом смысле являются соединения лития. Устойчиво снижается температура процесса и повышается выход по току [4].
Основная идея, основанная на учете отмеченных тенденций, состоит в использовании литиевых соединений в качестве реагентов для переработки шламовых отходов, накопленных за многие годы и возврата ценных компонентов в процесс электролиза в виде вторичных фтор-литий содержащих солей. Литиевые соли в настоящее время по относительно приемлемым ценам могут быть приобретены, к примеру, в Чили в виде карбоната. В дальнейшем, при правильной научно-технической политике вполне вероятно рассматривать использование собственных ресурсов в виде минерализованных литий содержащих подземных вод, наличие которых доказано в Таджикистане [5]. С учетом разработок новосибирской научной школы с использованием избирательных сорбентов [3], сезонные производства литиевых добавок и использование их при переработке шламов электролиза прошлых лет совсем не выглядит сугубо научной фантазией.
Литература:
- Стаггинс Г., Шарабарофф A., Семиколенова Я. Обобщение опыта успешной реализации программ по энергоэффективности, Всемирный банк, 2012 г., 74стр.
- Всемирный банк (сентябрь 2012 года). Энергетический аудит «ТАЛКО» — алюминиевой компании Республики Таджикистан.
3. Коцупало Н., Рябцев А. Химия и технология получения соединений лития из литиеносного гидроминерального сырья. Новосибирск: Гео, 2008 г., 300 стр.
- Янченко Н. И. Ресурсосберегающая технология производства алюминия из криолито-глиноземных расплавов с добавками соединений лития. Дис. к. т. н., Иркутский гос. Тех. Университет. 2002 г. 173 стр.
- Крат В. Н. Минеральные лечебные, термальные и промышленные подземные воды Таджикистана. Душанбе: Дониш, 1985. 37 стр.
