【正文】 (4)成立由區(qū)內(nèi)外知名專家組成的課題專家顧問組和實施方案的技術審定和指導。該自主知識產(chǎn)權將作為核心技術為成果產(chǎn)業(yè)化提供科技支撐和技術保障。 在過去的幾十年中，國內(nèi)外已經(jīng)積累了大量的科技信息和技術成果，這些研究成果雖然還未解決本項目所涉及的科技問題，但其中有不少的科學原理、基礎數(shù)據(jù)、實用技術是可以借鑒和采用的。 （ 2） 該新工藝對煤系高嶺石中 鋁、硅元素得到高效分離提取。其 酸溶提取法 主要技術特點和創(chuàng)新點如下： （ 1） 采用循環(huán)活化酸浸新技術 ,開發(fā)了以煤矸石（高炭）為原料制取鋁鹽和水玻璃的新工藝。 2. 整個工藝路線采用閉合循環(huán)，基本符合綠色化要求。 超細二氧化硅是一種市場前景好的功能材料，廣泛應用于橡膠、涂料、電子信息、功能化纖、新型塑料、樹脂復合材料，彩色噴墨打印紙、高級陶瓷和特種耐火材料以及醫(yī)藥、農(nóng)藥、精細化工等領域。我國非金屬礦資源非常豐富 ,但目前在眾多非金屬礦的開發(fā)利用過程中 ,有很多 資源都是被加工成附加值低的初級產(chǎn)品 ,資源未被很好利用。開展煤矸石制備鋁鹽、水合氧化鋁及氧化鋁的開發(fā)研究 ,不僅可以擴展煤矸石的綜合利用途徑 ,也可為鋁業(yè)生產(chǎn)開拓一條取之不盡、用之不竭的礦物資源。 預計未來兩年受制于實際有效產(chǎn)能的增長 ,全球氧化鋁市場的供應短缺將十分明顯 ,國內(nèi)供應短缺也將加劇 ,未來氧化鋁價格將繼續(xù)高位運行 ,不排除繼續(xù)上漲的可能 。此其時進口氧化鋁到岸價已升至 400 美元 /噸以上。 氧化鋁的未來競爭力 20xx 年中國電解鋁產(chǎn)量達到 440 萬噸 ,消耗 880 萬噸氧化鋁 ,加上非冶金消耗的 萬噸氧化鋁 ,總體來說 ,消耗氧化鋁共計 萬噸。在這種背景下，煤矸石為原料提取氧化鋁的路線必然是一種有價值的選擇。多聯(lián)產(chǎn)提取氧化鋁的研究才開始。 目前許多國家都投入力量進行煤矸石再生資源的綜合利用開發(fā)。該法是堿熔－水解－碳化－苛化及相應的酸溶、堿溶工藝 的綜合 ， 可以 得到氫氧化鋁和硅酸，由此延伸開發(fā)種類規(guī)格靈活敏多的鋁鹽和硅酸鹽 。 是一種 變廢為寶、符合可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)政策 的新技術路線 。預脫硅處理將高嶺巖的氧化鋁 提取率提高了近一倍。石灰燒結法要求原料中的 Al/Si4,當原料中的 SiO2含量較低時 ,Al2O3實際溶出率與理論溶出率相符 ,但當原料中的 SiO2含量較高時 ,Al2O3實際溶出率比理論溶出率低較多 ,且隨原料 SiO2 含量增高 ,Al2O3 溶出率更加降低。前三中方法文獻報道的多是煤系高嶺巖為原料（此種原料中氧化鋁含量可以高達36%40%），第四種方法是煤矸石發(fā)電后利用粉煤灰作原料的堿石灰燒結法工藝（拜耳法的變種）。但是大部分處于實驗室研究，只有在甘肅、山東、山西等地采用硫酸加壓法從煤系高嶺 石中提取氧化鋁制備硫酸鋁，生產(chǎn)規(guī)模在數(shù)千到萬噸，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。其硅鈣殘渣則作水泥原料的工藝路線，于 1982 年 3月通過專家鑒定。 70 年代，匈牙利的塔爾杜在引進了波蘭的專利后，消化、吸收研究格日麥克 —— 塔 爾杜的干法煅燒工藝也取得了專利，波蘭利用粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁及其殘渣生產(chǎn)水泥，也采用石灰石煅燒法。在煤炭洗選過程中，煤矸石約占精煤產(chǎn)量的 30%，每年排放量約 億噸。它由碳質頁巖、碳質砂巖、砂巖、頁巖、粘土等巖石組成，矸石的礦物成分主要是高嶺土、石英、蒙脫石、長石、伊利石、石灰石、硫化鐵、氧化鋁等。按照系統(tǒng)節(jié)能理論的分析 ,為大幅度降低生產(chǎn)能耗 ,最重要的是降低高耗能 工序在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中的比例 。國內(nèi)對氧化鋁的強烈需求促使我國氧化鋁規(guī)模和技術水平不斷提高。 盡管我國生產(chǎn)的氧化鋁總量占有世界市場的 %,但由于我國氧化鋁工業(yè)普遍采用的是燒結法或混聯(lián)法生產(chǎn)工藝 ,流程復雜 ,能耗、成本高 ,資源利用率低 ,僅為 30%左右 ,與世界先進水平相差十個百分點。建立鋁土礦資源評價和管理體系。到 20xx 年 ,實現(xiàn)氧化鋁產(chǎn)品全部為優(yōu)質砂狀氧化鋁 ,化學品氧化鋁量占氧化鋁總量的 10%左右。其主要缺點為 :細粉中α Ａｌ 2Ｏ 3 含量大 ,比表面積小 ,在電解質中溶解速度慢 ,在電解生產(chǎn)中容易產(chǎn)生沉淀。使主要技術經(jīng)濟指標達到國際先進水平 ,主導產(chǎn)品具 有國際競爭力。目前我國化學品氧化鋁生產(chǎn)量約占氧化鋁總產(chǎn)量的 5%,低于國外的 10%。在蒸發(fā)上 ,雖然個別廠家采用了先進的降膜式蒸發(fā)及強制排鹽技術 ,但多數(shù)氧化鋁廠仍然采用效率低、能耗高的三效自然循環(huán)和強制循環(huán) 蒸發(fā)器。澳大利亞氧化鋁廠平均每廠產(chǎn)能為 /ａ。而由于我國鋁土礦大多數(shù) (約 85%)是高鋁、高硅、低鐵的一水硬鋁石型鋁土礦 ,決定了不能采用經(jīng)濟的拜爾法而只能采用能耗高、成本高的燒結法和聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁。在產(chǎn)品質量上 ,我國目前冶金級氧化鋁產(chǎn)品絕大部分為中間狀氧化鋁 ,不能適應和滿足鋁電解工業(yè)的需求。所得氧化鋁渣再用堿法處理，從中提取氧化鋁，所得硅鐵合金為成品。 因此含硅很低的優(yōu)質鋁土礦就采用拜爾法，含硅高，鋁硅比較低的鋁礦石，一般采用燒結法。 拜爾法是直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為不溶性殘渣 ——— 赤泥，與鋁酸鈉溶液分離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進行攪拌分解，再經(jīng)過濾分離得到氫氧化鋁，經(jīng) 洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石。 從區(qū)域優(yōu)勢礦產(chǎn)資源煤炭的綜合利用、梯度合理開發(fā)產(chǎn)業(yè)關鍵技術為一條主線，按照循環(huán)機經(jīng)濟的 3A 原則挖掘并開發(fā)大量煤炭產(chǎn)業(yè)鏈中固體廢棄物、液 體廢棄物的利用價值并與試驗示范相結合，為區(qū)域煤基資源產(chǎn)業(yè)結構與功能的合理構建，為調(diào)整和優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品結構、能源資源利用結構，建立新的生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)營機制，形成具有廣闊發(fā)展前景的特色工業(yè)生態(tài)技術體系和資源優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)提供科技支撐。 無機鋁鹽、硅酸鹽是用途十分廣闊的化工原材料。 寧夏電解鋁業(yè)業(yè)是寧夏的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來其發(fā)展勢頭迅猛，僅青鋁公司“十一五”規(guī)模達 100 萬噸，目前產(chǎn)能為 40 萬噸左右，需氧化鋁約 80 萬噸。 （ 3）對推進實施我區(qū)乃至乃我國循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義 進入新世紀，國家發(fā)展改革委力推循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。具專家分析，傳統(tǒng)鋁土礦的資源保證程度不足 10 年。能源資源的科學開發(fā)已成為全 球關注的熱點之一。 煤矸石提取氧化鋁的生態(tài)化利用技術 項目建議書 項目提要 本課題 緊密結合寧夏社會經(jīng)濟發(fā)展的主體目標，為自治區(qū)黨委和政府提出的“生態(tài)環(huán)境改善與持續(xù)發(fā)展的‘雙贏’目標”提供科技支撐。煤炭工業(yè)一直是我國的基礎性、支柱性產(chǎn)業(yè)，但是由于歷史的原因，重開采，輕綜合利用等使老煤炭礦區(qū)面臨著諸多嚴峻問題。目前優(yōu)質鋁土礦供需矛盾十分突出 ,礦山均不同程度出現(xiàn)了貧化趨勢 ,特別是河南等地的高鋁礦已瀕臨枯渴 ,眾多用戶爭先采購有限的優(yōu)質資源，導致鋁土礦原料價格大幅度上揚。據(jù)介紹， 為了從根本上緩解我國經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的資源約束矛盾和環(huán)境壓力，國家發(fā)展改革委20xx 年 8 月提出，從推進節(jié)約降耗、推行清潔生產(chǎn)、開展資源綜合利用、發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)等四個方面加快推動循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，并提出了八項措施。鋁業(yè)是資源轉化型為基礎的資源依賴型產(chǎn)業(yè)。以其進行二次或多次加工形成的粉體材料如多品種的氧化鋁、氧化硅等在石油、化工、輕工、塑料與 橡膠、造紙、涂料等行業(yè)與領域中用途極廣，市場需求大，成為高成長性產(chǎn)業(yè)，其涉及的生產(chǎn)技術也呈現(xiàn)出向原料多元化、技術系統(tǒng)化、產(chǎn)品系列化的方向發(fā)展。 本項目旨在通過產(chǎn)學研的協(xié)作攻關，以寧夏北部老煤炭工業(yè)區(qū)煤矸石資源深度 利用關鍵配套技術集成創(chuàng)新與示范 和區(qū)域工業(yè)可持續(xù)發(fā)展緊密結合為目標，以煤矸石資源深度可持續(xù)利用、保護生態(tài)和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈為指導思想，主攻煤矸石資源深度開發(fā) 與利用關鍵配套技術 （循環(huán)經(jīng)濟模式設計 ）、組裝 集成出 煤矸石中礦物 元素產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與利用配套技術， 從而為寧夏乃至中國類似地區(qū)資源合理利用集成創(chuàng)新出關鍵配套技術與示范樣板。 燒結法是將礦石、堿粉、石灰石混合配料，先進行高溫燒結，使礦石中氧化鋁生成固體鋁酸鈉，三氧化二鐵生成可以水解的鐵酸鈉，而二氧化硅與氧化鈣生成不溶性的原硅酸鈣，再用稀堿液溶出燒結塊 ——— 熟料，使鋁酸鈉進入溶液與赤泥分離。 為了充分利用礦產(chǎn)資源，綜合兩種方法的優(yōu)點，以提高氧化鋁總回收率，提高產(chǎn)品質量， 降低生產(chǎn)成本，將兩種方法聯(lián)合起來使用，這樣就產(chǎn)生并聯(lián)法是用拜爾法處理高品位礦，燒結法處理低品位礦；串聯(lián)法中燒結法只處理拜爾法赤泥；將拜爾法赤泥同時配一些低品位礦石可改善大窯的操作，這種將串聯(lián)和并聯(lián)結合起來的方法叫做混聯(lián)法。目前電熱法生產(chǎn)氧化鋁還處于研究階段。而國外氧化鋁廠為了滿足現(xiàn)代鋁電解工業(yè)煙氣凈化和大型預焙槽生產(chǎn)的需要 ,均轉向生產(chǎn)流動性好、強度高、吸附性強、起塵性差、溶解速度快的砂狀氧化鋁。 國內(nèi)不同生產(chǎn)方法的能耗指標見表 1 所示。相比而言 ,我國氧化鋁廠規(guī)模小 ,其調(diào)控市場能力以及抗風險能力較差。對于燒結法 (包括混聯(lián)法中的燒結法 ),在熟料燒成技術上仍然采用能耗高、控制水平落后的濕法進料筒形回轉窯加圓筒冷卻機的工藝技術 。品種約有100 個 ,遠低于國外的 300 多個品種。如改混聯(lián)法為串聯(lián)法 ,則可達到節(jié)能、降耗的效果。氧化鋁細粉含量多 ,加料斗中氧化鋁的容量變化大 ,影響下料量的準確度。 ④挖掘潛力 ,擴大產(chǎn)能 ,滿足電解發(fā)展的需求。 ⑤ 必須以謹慎的態(tài)度 ,冷靜 \客觀地分析和評價各地鋁土礦資源 從確保氧化鋁工業(yè)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的角度科學論證項目發(fā)展規(guī)劃 .合理控制氧化鋁生產(chǎn)規(guī)模。同時 ,污染嚴重 ,產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢渣等“三廢” ,是名副其實的排污大戶。但是對氧化鋁生產(chǎn)成本 至關重要的鋁土礦資源 ,特別是優(yōu)質高品位資源已逐漸減少 ,平均保證程度少于 10 年。提高整體循環(huán)效率和重要工序的產(chǎn)出率 ,降低高耗能工序的單位能耗。不同地區(qū)的矸石 由不同種類礦物組成，其含量相差也很懸殊。全國每年矸石排放總量約 億噸，全國現(xiàn)有矸石山 1500 余座，累計存量約 34 億噸，占地面積 130000 多公頃。如：格羅來維次水泥廠。安徽省電力局科技處也已 完成“從粉煤灰中提取氧化鋁并生產(chǎn) SC2?? 膠凝材料的方法”的實驗室試驗項目，該成果已于 1989 年 1 月公開，并建立一條年產(chǎn) 1000噸 3)(OHA? 和 5000 噸 SC2?? 的中試線。 煤矸石為原料提取氧化鋁的幾種技術路線比較分析 煤矸石中若含有 20%～ 35%的氧化鋁 ,就是制備Ａｌ (ＯＨ )Ａｌ 2Ｏ 3 的很好資源。 ①酸法 即先通過高溫焙燒活化矸石，然后用鹽酸或硫酸等先提取鋁鹽 ,如氯化鋁、硫酸鋁、銨明礬等 ,再將鋁鹽煅燒后可得到氧化鋁 。煤系高嶺巖含 SiO246%,其 Al/Si為 左右 ,不滿足燒結法對原料的要求 ,煤系高嶺巖直接采用燒結法提取 Al2O3 時 ,由于 SiO2 含量高而使得 Al2O3 溶出率很低 ,小于 45%。目前此法仍處于實驗室階段。 具我們的實地考察，該專利于 20xx 年 6 月完成了中試并通過了鑒定。 該法是幾種方法的綜合，技術復雜，尚未見大規(guī)模生產(chǎn)的報道。研究方向主要有 :(1)利用煤矸石加工建材 。 近年來國內(nèi)某專業(yè)機構研制的自燃煤矸石超細粉，能以不同比例取代水泥、石灰用于各種建筑工程。 項目產(chǎn)品市場分析（行業(yè)情況分析） 目前煤矸石的主要化學化工加工方向是生產(chǎn)優(yōu)質鋁鹽，傳統(tǒng)上鋁鹽主要用在造紙、水凈化、鑄造、涂料、醫(yī)藥等行業(yè)。 20xx 年前 7 個月鋁錠產(chǎn)量為 萬噸 ,預計全年產(chǎn)量在 520 萬噸左右 ,需要的氧化鋁應達 1040 萬噸 ,而非冶金用氧化鋁繼續(xù)按去年的水平計算 ,那么全年的氧化鋁需求將達到 萬噸。據(jù)悉 ,山東鋁業(yè)氧 化鋁價格的變動 ,是在母公司中國鋁業(yè)系統(tǒng)內(nèi)統(tǒng)一進行的。 在氧化鋁總產(chǎn)能中，世界 10%左右為化學品氧化鋁，其價格是冶煉氧化鋁的 410 倍。 二氧化硅的未來競爭力 據(jù)美國知名咨詢公司Ｆｒｅｅｄｏｎｉａ集團最新的一份研究報告指出 ,今后幾年美國特種二 氧化硅市場需求將以年均 %的速度快速增長 ,到 20xx 年該市場的份額將達到 15億美元。充分開發(fā)利用這些資源 ,提高資源利用率及經(jīng)濟價值 ,減少環(huán)境污染 ,對這些資源進行深加工是其有效途徑之一。 項目市場需求分析 此項攻關研究緊密結合寧夏社會經(jīng)濟發(fā)展的主體目標，為自治區(qū)黨委和政府提出的“生態(tài)環(huán)境改善與持續(xù)發(fā)展的‘雙贏’目標”提供科技支撐。 3. 該工藝耗能低 ，容易實現(xiàn)產(chǎn)品多元化。該工藝基本無三廢，為新型綠色化工藝。其氧化鋁提取率大于90%，氧化硅提取率大于 90%。在前人工作的基礎上，因地制宜地加以改進和創(chuàng)新，再進行選擇和組裝，就有可能形成本項目所需要的技術，以達到事 半功倍的目的。開發(fā)成果歸合作單位共享。 項目具備了通過公開招投標方式選擇攻關合作單位的條件，可以進行公開招投標。 (3)成立課題負責人為核心的課題組，將課題分解為 2 個子專題，研究任務落實到人，實行執(zhí)行人對子專題主持人負責、子專題負責人對課題組長負責制的課題管理機制。 課題可能取得的專利及知識產(chǎn)權分析 課題已經(jīng)申報 2 項發(fā)明專利。 （ 1）收集和集成國內(nèi)外現(xiàn)有科技成果，進行組裝配套，優(yōu)化組合，升華為新的、具有更好技術效果和經(jīng)濟效益的創(chuàng)新技術。 其 低溫鹽熔提取法 主要技術特點和創(chuàng)新點如下： （ 1） 該法實現(xiàn)