Город в городе: жизнь Красноярского алюминиевого завода

div>

Это лишь небольшая часть того, что довелось испытать во время экскурсии на одно из крупнейших предприятий РУСАЛа — Красноярский алюминиевый завод.

Можно сказать, что КрАЗ — это разместившийся на окраине Красноярска отдельный город с населением свыше 10 тысяч человек. Подъезжая на автобусе к воротам завода, в первую очередь стараешься определить масштабы всей производственной площадки — но, увы, тщетно. Остаётся только рассматривать центральное офисное помещение, за которым виднеется лишь малая часть всех цехов и корпусов.

При входе в здание сразу бросается в глаза надпись: «Число дней, отработанных без несчастных случаев на производстве, — 146». Оказывается, здесь фиксируют все нестандартные случаи — даже незначительные ушибы. Лозунг завода гласит: «Кразовцев ждут дома живыми и невредимыми». Через пару минут всем гостям раздают средства индивидуальной защиты: очки, респираторы, перчатки, фирменные каски и куртки. Затем снова возвращаемся в автобус — и вперёд. Поначалу всё воспринималось как некая игра, но, надевая СИЗ, понимаешь, что вот-вот окажешься в самом сердце опасного объекта.

По обеим сторонам автобуса — сеть улиц с автомобильными и железными дорогами, «домами» и постоянными «жильцами» — сотрудниками КрАЗа. Красотами промышленной площадки мы любовались строго под инструктаж по технике безопасности. Во-первых, нельзя близко подходить к оборудованию и транспортным средствам, снующим по всей территории завода. Во-вторых, ухо держать востро, чтобы не прослушать возможные сигналы оператора той или иной машины.

«В помещениях, по которым мы будем вас водить, — шум, загазованность, электромагнитные поля, высокотемпературные расплавы, горячие поверхности, технологическое оборудование. Поэтому прошу всегда оставаться рядом со мной и внимательно слушать то, что я говорю», — предупредил нас сопровождавший сотрудник КрАЗа.

Всему составу автобуса выдали памятки с правилами безопасности, которые должен соблюдать каждый посетитель КрАЗа. Подписав и сдав представителям предприятия документ, мы наконец получили право вступить на промышленную территорию — в литейное отделение № 3.

На Красноярском алюминиевом заводе сейчас работает три литейных отделения. Мы побывали в одном, но этого более чем достаточно, ведь все они устроены по одному принципу. В месте, где КрАЗ производит алюминиевые слитки, для неподготовленного гостя атмосфера слегка удручающая. В помещении очень темно, несмотря на череду окон сверху, которые поначалу и вовсе не замечаешь. «Сгущают» краски машины — они загромождают практически всё помещение.

Корпуса служат заводу десятки лет, поэтому здесь взору не предстаёт «лощёная» картинка современного производства. Явно повидавшее виды оборудование, обшарпанные стены и полы, работники в грязной робе. То и дело откуда-то сверху, будто по громкоговорителю, объявляют сообщения, на слух едва различимые. И каждый раз — ощущение, что в срочном порядке просят покинуть производственное помещение.

Ремарка: лёгкость — не единственное важное свойство алюминия. Способность крылатого металла принимать любую форму и барьерные качества сделали его самым универсальным упаковочным материалом в мире. При этом алюминиевую фольгу, банки и другие виды упаковки можно полностью перерабатывать и использовать вновь бесконечное количество раз.

Чтобы сделать прочный металл для самолёта или особый алюминий для банок, нужно сделать сплав. Делают его в больших литейных машинах. Это главные «экспонаты» отделения, в котором мы оказались. Впечатляющих размеров миксер, больше похожий на печь, расплавляет «всего лишь» 100 тонн алюминия. Этот рекордсмен способен отливать плоские слитки длиной до 11,5 метров. Продукцию таких размеров не производит ни один алюминиевый завод мира. Из каждого слитка весом более 30 тонн можно изготовить около 2 миллионов алюминиевых банок.

Близко к миксеру не подойти: тепло ощутимо даже на приличном расстоянии. Неудивительно, ведь температура внутри машины достигает 800 °С. Представитель КрАЗа попросил нас отойти как можно дальше, чтобы продемонстрировать её «внутренности».

Как только один из работников литейного отделения в специальной защитной одежде (иначе есть риск получить ожоги) открыл миксер, гости почувствовали сильный жар. Внутри — раскалённый металл, который буквально искрится от высоких температур. Сюда, в литейное отделение электролизного корпуса, его привозят на специальных машинах, в вакуумных ковшах. Оператор поднимает кран с ковшом на высоту 6,5 метров и выливает алюминий в заливочный карман миксера.

«Работа миксеров в постоянном режиме контролируется на станции в дистанционном режиме, с помощью пульта управления. Все процессы автоматизированы. В задачи оператора входит установка параметров, необходимых для определённого сплава, и запуск литейной машины. За работой оператора следят камеры видеонаблюдения — они установлены по всем цехам КрАЗа», — пояснил наш экскурсовод.

Все отлитые бруски алюминия обязательно проверяют на соответствие качества высоким требованиям заказчика, поэтому литейщики берут пробы в начале, середине и конце плавки. Пробы отправляют на анализ в лабораторию. Любые отступления от нормы исключены, металл отправляют на распиловку и дальнейшую отгрузку только после подтверждения качества.

Побывав в литейном отделении, мы снова сели в автобус и отправились в корпус электролиза. Всего на территории КрАЗа сейчас работает 21 корпус электролиза Содерберга с самообжигающимися анодами, 3 корпуса с предварительно обожжёнными анодами и 1 корпус, где производят алюминий высокой частоты (АЧВ). Каждый из них длиной около 700 метров — нас провели по каждой площадке, но обо всём по порядку.

Производительность завода — миллион тонн в год. Этого объёма металла хватит, чтобы построить 5 тысяч боингов. Впервые 1 млн тонн завод выпустил в 2008 году, с тех пор темпы производства не меняются.

Первым делом мы зашли в корпус № 8, он работает на самой распространённой в мире технологии с использованием предварительно обожжённых анодов.

Внутри цеха — темнота, бесконечные ряды одинаковых грязно-серых печей, оглушающий шум и едкий запах, который пробивается даже сквозь респиратор. И непривычная пустота: за всё время пребывания в корпусах электролиза мы не встретили ни одного рабочего. Одни лишь бездушные электролизные машины, под высоким напряжением, которые выделяют вредные пары.

«Электролиз криолит-глинозёмного расплава проводится при температурах 950-960 °С. Суть процесса такова: глинозём загружают в электролизёр вместе с криолитом. В верхней части электролизёра расположен угольный анод (состоит из смеси нефтяного кокса и каменноугольного пека) — положительно заряженный электрон, а в нижней — отрицательно заряженный катод. При нагреве глинозём растворяется, а не плавится, поскольку температура его плавления составляет примерно 2 050 °С. В результате растворения получаются катионы алюминия и анионы кислорода. Происходит простейший электролиз расплавов: к аноду притягиваются отрицательно заряженные анионы кислорода, к катоду — положительно заряженные катионы алюминия. Таким образом металл «сгущается» в нижней части электролизёра, а наверху, в аноде, восстанавливается кислород. Угольный анод начинает гореть, и на выходе получается углекислый газ», — объяснил мастер участка технологий в корпусах электролиза КрАЗа, остановившись возле электролизёра с базовой силой тока 120 кА.

В какой-то мере электролизёры походят на печи, только другой формы. Слишком близко к ним подходить строго-настрого запретили (из-за высоких температур), но показать, что внутри, показали. Внутри агрегата бурлит раскалённая алюминиевая масса, а вокруг — белый порошок, глинозём.

Пока разглядываешь машину, ещё сильнее обращаешь внимание на шум, доходящий со всех сторон огромного цеха. Это работают системы газоочистки, предназначенные для отвода от электролизёров вредных газов: в первую очередь углекислого и фтористых соединений.

«К сожалению, сейчас в мире прослеживается тенденция к использованию углеродистых материалов с большим содержанием серы. Большая часть добываемой в России нефти характеризуется высоким содержанием серы, а, например, энергоблоки КрАЗ изготавливает из российского нефтяного кокса, поэтому в анодной массе содержится примерно до 2% серы. Это вещество, как и углекислый газ, загрязняет атмосферу, чего в идеале вообще быть не должно. Для улавливания сернистых соединений во всех корпусах электролиза нашего завода внедрена вторая ступень очистки газов, предназначенная именно для серы», — поделился мастер участка технологий в корпусах электролиза КрАЗа.

В основе работы аппаратов для газоочистки — содовый раствор. Проходя сквозь него, все сернистые соединения образуют сульфиды, сульфаты и прочие вещества. Раствор, обогатившись до достаточно высокого уровня, перестаёт поглощать сернистые соединения. После этого его сливают на шламовые поля при температурах около -8 °С. Сульфиты натрия выпадают в осадок, его собирают, сушат, обогащают и реализуют на продажу. Таким образом, цех электролиза КрАЗа одновременно производит сразу два продукта.

Электролиз — процесс очень сложный. Вкратце в алюминиевом производстве он выглядит так: аноды — огромные углеродные блоки. Катоды — это сами электролизные ванны. В них загружают глинозём — оксид алюминия. Также добавляют электролит — расплав фтористых солей. Подаётся ток, и в результате реакции анод окисляется, а на дне ванны собирается чистый алюминий: глинозём с углеродом анода разлагаются на алюминий и углекислый газ.

А ещё электролиз — энергоёмкий процесс. Завод постоянно потребляет более 70% электроэнергии Красноярской ГЭС, а напряжение на серии электролизёров — около 1 000 В. Таким образом, предприятие обеспечивает стабильность энергосистемы края и Сибири. Кстати, Красноярская ГЭС была построена в едином металлургическом комплексе с КрАЗом, КрАМЗом и АГК. Во многом эти предприятия сделали Красноярск промышленным центром.

Надышавшись едкими испарениями единого электролизного механизма, мы тут же отправились в соседний корпус.

Через один корпус электролиза мы незаметно для себя переместились в другой — цех, где электролизёры работают по технологии «Экологичный Содерберг». Здесь обжиг происходит за счёт энергии тепла, вырабатываемой для коксования электродов. Таким образом в формовочное устройство электролизёра подаются уже обожжённые угольные аноды в виде небольших брикетов. Благодаря разработке Вильгельма Содерберга отпадает необходимость в использовании вибростолов, не говоря уже о том, что анодная масса не требует предварительного обжига. Вместе с экономией энергии применение обожжённых анодов позволяет снизить себестоимость конечного продукта.

«Экономический эффект от технологии Содерберга достигается за счёт использования обожжённых угольных анодов, ведь они по своей сути являются полуфабрикатами. Но есть и большие недостатки: данная технология требует много ручной работы и вредна для экологии. При электролизе выделяется множество смолистых веществ и очень опасное вещество бензопирен, вызывающее раковые заболевания. Экологические нормы с каждым годом ужесточаются, государство требует всё большего снижения выбросов при производстве. Поэтому РУСАЛ ещё несколько лет назад разработал собственную технологию «Экологический Содерберг», — отмечает мастер участка технологий в корпусах электролиза КрАЗа.

Мы, недолго думая, отправились к одной из модернизированных электролизных машин. Внешне они, казалось бы, ничем не отличаются, но на самом деле верхнюю и нижнюю часть агрегата дооснастили сложной системой установок для отсоса газов, которая снижает объём вредных выбросов в атмосферу.

Сейчас по технологии «ЭкоСодерберг» работает большинство электролизных машин КрАЗа. Вдобавок к этому, РУСАЛ уже около года проводит эксперимент по использованию гибридных пеков из нефти и каменного угля, в которых вообще отсутствуют смолистые вещества. Пока что технологию отрабатывают только в двух корпусах электролиза, но результат есть: объём выбросов бензопирена снизился в два раза.

С внедрением технологии КрАЗ рассчитывает, что к 2030 году производство будет полностью соответствовать всем экологическим требованиям. Хотя в этом деле сложно всё рассчитать наверняка, ведь законодательные нормы носят изменчивый характер. Наш сопровождающий справедливо заметил: чем сильнее «сжимаются» экологические рамки, тем труднее в них укладываться. Тем более, полностью сделать производство безвредным — в принципе непосильная задача.

При этом экологическая модернизация не стоит на месте, постоянно совершенствуются технологии производства и очистки. Благодаря этому за 15 лет количество выбросов снизилось на 40%, а если сравнивать с 1980 годом — в 4,5 раза.

У каждого корпуса есть собственная газоочистка, которая работает, как и весь завод, круглосуточно. В каждой — 33 километра гибких труб. Это большая система воздуховодов и фильтров, и состоит она из двух ступеней: «мокрой» и «сухой». «Мокрая» очищает от серы, а «сухая» — от пыли, смол, взвешенных частиц и фтора. Выглядит это примерно так: в основном производстве, то есть в электролизной ванне, вырабатывается металл и выделяются газы. Металл оседает на дно ванны, а газы в вентиляционную установку принудительно вытягивает труба, которая подведена к каждому электролизёру. В газоочистке есть фильтры разных видов, они задерживают больше 99,9% содержащихся в газах веществ.

Причём на КрАЗе подчёркивают, что отключить газоочистку невозможно технологически. Это серьёзно нарушает процесс производства. Что касается экономии, основное потребление энергии завода приходится не на газоочистные установки: их доля не превышает 5% от общего объёма. Используют их на 100%: это обязательная часть технологии. Газоочистка улавливает фтор и возвращает в производство ценное сырьё — фторированный глинозём. Отключать установку на ночь ради экономии энергии примерно так же логично, как выключать на ночь домашний холодильник.

Ещё на КрАЗе есть специальное подразделение, которое ежедневно занимается отбором проб воздуха в корпусах, между ними, а также в районах города рядом с заводом. Сотрудники санитарно-промышленной лаборатории ежедневно берут больше 40 проб не только воздуха, но и воды, почвы. В среднем за год это больше 11 с половиной тысяч замеров. Все они каждый день обрабатываются в лаборатории завода. А ещё свои исследования проводят различные контролирующие органы. Они регулярно и строго проверяют предприятие.

КрАЗ и так работает на энергии, вырабатываемой Красноярской ГЭС, а не угольными электростанциями. Но на заводе СО₂ выделяется при сжигании угольного анода, и этого, увы, никак не избежать. Попытки применить несгораемые аноды пока безуспешны.

Из корпуса электролизёров Содерберга мы плавно перешли туда, где производят алюминий высокой частоты (АВЧ). А знаете ли вы, что смартфоны, которые есть у каждого из нас, содержат особенный алюминий?

Такой металл называют алюминий высокой чистоты. КрАЗ — единственный завод в России и СНГ, который производит металл экстравысокой чистоты.

Из него делают детали для электроники: смартфонов, компьютеров, телевизоров, космических кораблей и самолётов.

Но это ещё не всё: АВЧ играет роль и при создании дисплеев для современных смартфонов. Из монокристалла окиси алюминия выращивают специальные кристаллы — лейкосапфиры. Затем их применяют в качестве светодиодной основы «лица» смартфона. Из этого же лейкосапфира изготавливают, кроме дисплеев, обтекатели ракет, детали аппаратов химической промышленности — такой вот широкопрофильный и высокотехнологичный металл.

В этом корпусе электролизёры выстроены в ряд. И опять же, незнающему человеку может показаться, что агрегаты идентичны любым другим. Но технология, по которой они производят алюминий, принципиально иная.

Конструкция электролизёров словно перевёрнута наизнанку: сверху установлены катоды, а внизу — аноды. Агрегаты работают по технологии электролитического трёхслойного рафинирования. Для этого алюминий предварительно утяжеляют: добавляют в расплав медь (обычно в анодном сплаве содержится до 30% меди). В результате электролиза на выходе получается сверхчистый алюминий (99,99%).

Экскурсия по Красноярскому алюминиевому заводу не ограничилась прогулкой по производственным корпусам. Мы попали из производственных цехов в опытно-промышленный литейный комплекс (ОПЛК) — уникальную площадку для исследований инженерно-технологического центра РУСАЛа. На первый взгляд помещение кажется необустроенным, внутри небольшой творческий беспорядок. Ничего странного: официально его ещё не открыли, но нам посмотреть позволили.

ОЛК очень похож на очередной промышленный цех. Такой же шум, по всей площадке работают агрегаты.  Главная цель подразделения — разработка новых литейных сплавов для авиации, космоса, электроники и других отраслей экономики.

По большому счёту это огромная лаборатория, которая испытывает технологии приготовления сплавов на мини-прототипах крупных агрегатов. Внутри комплекса стоит литейная машина, индукционные плавильные печи ёмкостью 50, 200 и 350 кг, печь отжига отливов и прокатный стан. Рядом с оборудованием то там, то здесь лежат слитки разных размеров — это заготовки, полученные в результате опытов.

«Во время многочисленных экспериментов на действующем оборудовании в производственных цехах нет никаких гарантий результативности. Агрегаты простаивают, производство сбавляет темпы, и завод теряет деньги. Некоторые предприятия даже отказываются тестировать что-то новое, чтобы не снижать объёмы производства. Новый опытно-промышленный комплекс стал для КраАЗа мощной площадкой для экспериментов. Здесь специалисты отрабатывают технологии и передают их на производство», — рассказал представитель ОЛК.

Опытно-промышленный литейный комплекс разделён на две площадки. В одной специалисты занимаются изготовлением металла, готовят расплавы, проводят распиловку, а в другой — анализируют микро- и макроструктуру металла, разрабатывают новые виды продукции. Пока что в ОПЛК работают всего шесть человек, но они вполне справляются со своими задачами.

Сначала мы оценили «производство»: у тестовой площадки есть собственный участок моделирования BPA, именно здесь работает уникальная литейная машина, разработанная и изготовленная специально для Красноярского алюминиевого завода. На этом агрегате отливают плоские цилиндрические слитки длиной всего лишь до 1,5 метров и весом 300 кг.

В опытно-промышленном литейном комплексе также стоит два миксера, рассчитанные всего на 5 и 30 тонн. Агрегаты полностью идентичны тем, что стоят в больших литейных отделениях, единственное отличие — уменьшенные габариты. В мини-миксер точно так же загружают металл, из него отливается небольшой слиток — всего один, а не пять-шесть, как в крупных агрегатах. Затем брусок металла подвергают распиловке, чтобы посмотреть его структуру и определить качественные характеристики. А при неудовлетворительном результате неудачный слиток можно повторно переплавить.

«При литье на крупных агрегатах всегда присутствуют и горячие, и холодные слитки. При этом появляется большой разрыв по режимам, перепады температур могут достигать 10-15 градусов. В литейной машине опытно-промышленного комплекса можно моделировать и горячие, и холодные слитки, и ничего страшного, если что-то пойдёт не так. Мы уже неоднократно снижали в агрегатах температуры до очень низких значений, чтобы достичь тех или иных параметров. Бывало, что слитки даже лопались. Но в итоге мы находим оптимальный диапазон значений для литья и передаём полученные данные на завод. Так, в ОЛК уже разработали технологию литья скандиевых сплавов», — рассказал представитель опытно-промышленного комплекса.

Тестовая площадка для новых технологий Красноярского алюминиевого завода открыта для сотрудничества с другими предприятиями. В конечном итоге цель начинания — развивать рынок, особенно внутренний, предлагая самые технологичные виды алюминиевых сплавов, необходимые людям. И экскурсия по КрАЗу наглядно показала, что отрасли есть куда двигаться вперёд.

Правда, создать отдельную площадку для опытов — идея нетривиальная. Это куда безопаснее, чем внедрять новые технологии расплава на и без того опасное производство. Именно таким его воспринимает большая часть местного населения. Как знать, может быть, когда-нибудь получится изменить бытующее мнение?

Руководство завода традиционно оказывает содействие в организации экскурсии для участников международного Конгресса & Выставки «Цветные металлы и минералы», который ежегодно проходит в Красноярске в середине сентября.

КрАЗ занимает второе место в мире по производительности: завод ежегодно выпускает свыше 1 млн тонн алюминия

Завод ведёт разработку и запуск уникальных сплавов для автомобилей и самолётов. Ford, Toyota, Lexus и другие автопроизводители покупают красноярский металл для своих машин. Металл КрАЗа использует Airbus, мировой лидер в производстве авиалайнеров.