SIGMAS

تکنولوژی جدید تولید آلومینا

از سال 2009، شرکت نوردیک ماینینگ در حال توسعه یک فناوری جدید برای تولید آلومینا به عنوان جایگزینی پایدار برای روش‌های تولید فعلی (فرآیند بایر) بوده است. این فناوری با مشارکت شرکت ماینینگ و موسسه فناوری انرژی (IFE) با موفقیت توسعه یافته و در چندین کشور از جمله نروژ، روسیه، ایالات متحده آمریکا، کانادا توسط اداره ثبت اختراع اروپا به ثبت رسیده است.
در ژوئن 2019، شرکت نوردیک ماینینگ اعلام کرد که “برنامه افق 2020” اتحادیه اروپا مبلغ 5.9 میلیون یورو برای “پروژه AlSiCal” برای توسعه بیشتر این فناوری اعطا کرده است. AlSiCal یک پروژه تحقیقاتی و نوآوری بلند پروازانه برای تحقیقات بیشتر، توسعه و کاهش خطر فناوری و ارزیابی امکان سنجی فنی و اقتصادی است.
این فناوری که فناوری Aranda-Mastin (فناوری AM ) نام دارد، جایگزینی با ضایعات کم و ردپای کربن کم برای تولید آلومینای فعلی است. تولید آلومینای امروزی عمدتاً بر اساس منابع بوکسیت تصفیه شده از طریق فرآیند بایر است. استخراج و فرآوری بوکسیت به دلیل تولید بسیار زیاد پسماندهای سمی، انتشار کربن و استفاده از زمین زیاد، اثرات زیست محیطی زیادی دارد. فناوری جدید جایگزینی نوآورانه بر پایه سنگ های آلومینا/کلسیم غنی مانند آنورتوزیت است. آنورتوزیت یک سنگ فلدسپات غنی از آلومینا با 30 درصد آلومینا است. با فناوری جدید، آنورتوزیت می تواند به طور کامل برای تولید آلومینا همراه با محصولات جانبی سیلیس و کربنات کلسیم مورد استفاده قرار گیرد. این فناوری شامل یک مرحله فرآیند مصرف کربن است که اجازه می دهد ردپای کربن پایینی داشته باشد.
فرآیند تولید بر اساس انحلال مواد معدنی با اسید هیدروکلریک در دما و فشار متوسط است. سیلیس در فرآیند لیچینگ پسماندی تشکیل می دهد و به عنوان محصول جانبی استخراج می شود. آلومینیوم از طریق فرآیند Sparging استخراج می شود و متعاقباً برای تشکیل آلومینا کلسینه می شود.
کربنات کلسیم رسوبی با استفاده از دی اکسید کربن در فرآیند، تولید می شود. کربنات کلسیم کالایی است که به عنوان پرکننده در کاغذ، پلاستیک و رنگ کاربرد دارد و سیلیس به عنوان پرکننده در لاستیک ها و پلاستیک ها و در تولید سیمان استفاده می شود. این فرآیند به طور بالقوه می تواند نزدیک به 500 هزار تن دی اکسید کربن در هر میلیون تن آلومینا مصرف کند که معادل انتشار آلودگی از یک سکوی گاز با سایز متوسط می باشد. گاز دی اکسید کربن را میتوان به طور ایمن ذخیره کرد یا به عنوان بخشی از تولید کربنات کلسیم مورد استفاده قرار داد. هدف این فرآیند عاری بودن از ضایعات است زیرا انتظار می‌رود که تقریباً تمام اجزای آنورتوزیت محصولات قابل فروش باشند. با اعطای پروژه AlSiCal، یک برنامه کاری بلند پروازانه 4 ساله برای توسعه بیشتر این فناوری در حال اجرا است. کنسرسیوم پروژه AlSiCal متشکل از 16 شریک بین المللی از 9 کشور است.

این پروژه در چهار مرحله زیر توسعه می یابد:

مرحله 1: منابع جدید

نقشه برداری، ارزیابی و کیفیت آنورتوزیت و سایر منابع جایگزین توسط تیم بین المللی ما، با در نظر گرفتن گزینه های جهانی.

مرحله 2: فرآیند نوآورانه

 این پروژه فناوری Aranda-Mastin (AM) را بیشتر توسعه داده و خطرات را از بین خواهد برد. برای بهینه سازی فرآیند، کار آزمایشی فشرده بر روی لیچینگ منبع، جداسازی و خالص سازی سیلیس، تولید آلومینا و تولید بی کربنات کلسیم ( PCC ) با جذب CO2  بصورت یکپارچه انجام خواهد شد. این پروژه بخشی از فرآیند را در مقیاس آزمایشی تأیید می‌کند و مبنایی را برای ارتقای مقیاس فن آوری در آینده به عنوان یک کل فراهم می‌کند.

مرحله 3: جذب و استفاده یکپارچه CO2

این پروژه ادغام فناوری جذب CO2 را برای آن دسته از سایت‌هایی که انرژی تجدیدپذیر در دسترس ندارند را مورد ارزیابی قرار میدهد. ادغام جذب CO2 با فرآیند AM از هم افزایی انرژی و مواد بهره مند خواهد شد. علاوه بر این، فناوری AM از CO2 در فرآیند استفاده می کند. این نشان دهنده تعادل منفی CO2 در جایی است که انرژی تجدید پذیر وجود دارد، یا انتشار CO2 در جاییکه از انرژی تجدید پذیر استفاده نمی شود.

مرحله 4: مواد خام سبزتر

یک منبع، یک مکان، یک فرآیند منجر به چندین مزیت مورد انتظار می شود و این امر تأثیر تولید مشترک روی محیط زیست را به حد اقل می رساند. این پروژه شامل تجزیه و تحلیل فنی-اقتصادی، ملاحظات بازار و کسب و کار، تجزیه و تحلیل چرخه عمر و تجزیه و تحلیل ریسک و اثرات زیست محیطی و اجتماعی است تا اطمینان حاصل شود که این فناوری، در واقع، روشی پایدارتر برای تولید این مواد است.

آخرین وضعیت پروژه در سال  2023 اعلام شده در سایت پروژه

ارزیابی چرخه زندگی (LCA): مزایای فناوری AlSiCal

در طول پروژه AlSiCal، ارزیابی دقیق چرخه زندگی (LCA) توسط سه عضو از اعضای کنسرسیوم ( AdMiRIS با همکاری UNIZAR و IFE ) انجام شده است. چند گزینه در این مطالعه ارزیابی شده است.
1- فرآیندهای AlSiCal با فرض استفاده انرژی تجدیدپذیر.
2- همان فرآیندهای AlSiCal، اما با فرض استفاده از سوخت‌های فسیلی.
3- فن‌آوری‌های صنعتی فعلی با استفاده از به روز ترین فناوری برای تولید محصولات مشابه در AlSiCal

نتایج:

نتایج بدست آمده به وضوح مزایای زیست محیطی عظیم فناوری AlSiCal را در مقایسه با آخرین تکنولوژی موجود نشان می دهد، از جمله:

  • مصرف انرژی برای تولید همزمان آلومینا، کربنات کلسیم رسوب‌شده و سیلیس – که به عنوان جایگزین سیلیس رسوب‌شده استفاده می‌شود – با فناوری AlSiCal به طور قابل‌توجهی کمتر از کل انرژی مصرف‌شده برای تولید این مواد با آخرین فناوری‌های کنونی است.
  • مقوله های تأثیرگذار مربوط به نشر در هوا، مانند تغییرات آب و هوا، برای تولید آلومینا، کربنات کلسیم رسوب‌شده و سیلیس رسوب‌شده با فناوری‌های AlSiCal در مقایسه با بهترین تکنولوژی قابل دسترس فعلی تولیدکننده این مواد، به‌طور قابل‌توجهی کمتر است.
  • برقی شدن فرآیندهای AlSiCal موجب، حداقل شدن تأثیرات مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای در هوا می شود.
  • نیازهای انرژی کمتر، دسترسی آسان به ترکیب انرژی سبز و فاصله بسیار کوتاه‌تر معدن آنورتوزیت تا کارخانه، در مقایسه با میانگین فاصله انتقال بوکسیت به اروپا، فناوری‌های AlSiCal را سازگارتر با محیط زیست می‌سازد.
  • یکی از مزایای اصلی AlSiCal این است که ضایعات و به ویژه پسماندهای بوکسیت را تولید نمی کند. اجتناب از تولید حجم زیادی از پسماند بوکسیت (0.8 تن در تن آلومینا) و تأثیر دفن پسماند های بوکسیت – که با مقوله‌های اوتروفیکاسیون و مسموم شدن انسان و محیط ‌زیست مرتبط می باشد – از اهمیت زیادی برخورداراست.

قابل اجرا بودن به لحاظ اقتصادی:

پروژه AlSiCal قصد دارد با اجرایی نمودن یک فناوری که تولید پسماند و همچنین تولید گاز های گلخانه ای را به صفر می رساند یک انقلاب صنعتی در بخش فلزات و مواد معدنی ایجاد نماید. مطالعات فنی اقتصادی انجام گرفته بیانگر درک جامعی از پتانسیل فناوری AlSiCal و رقابت آن در بازار موجود می باشد.
یافته‌های مطالعه امکان‌سنجی نشان داده‌اند که فرآیندAlSiCal-IFE، بهینه‌ سازی شده برای ظرفیت پردازش واقعی و مصرف مواد، چشم‌انداز اقتصادی امیدوارکننده‌ای را نشان می‌دهد. این نشان دهنده پتانسیل پروژه AlSiCal برای تأثیر قابل توجهی بر صنعت معدنی است. علیرغم سطح آمادگی فناوری پایین AlSiCal که مستلزم درجه مشخصی از عدم قطعیت است، نتایج برای ادامه توسعه فناوری AlSiCal به سمت صنعتی سازی و تجاری سازی بسیار دلگرم کننده است.
برای دریافت اطلاعات بیشتر در ارتباط با این پروژه میتوانید به https://www.alsical.eu/ مراجعه نمایید.