【正文】 意義不大。煤矸石中的主要礦物相為高嶺石 (Ａｌ 2Ｏ 3將粉煤灰和石灰、碳酸鈉經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成可溶性的鋁酸鈉及不溶性的硅酸鈣等礦物，二者分離后制得氧化鋁并回收堿，殘?jiān)嘤米鞴杷猁}水泥原料，該試驗(yàn)亦已于 1987年 9月由寧夏區(qū)科委組織通過鑒定。此外還年產(chǎn) 6000噸燭照型砂，因考慮到電子、造紙、皮革的工業(yè)部門需求 32??? 逐年增加，且氧化鋁供電解生產(chǎn)金屬鋁質(zhì)量很好，由于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)氫氧化鋁的經(jīng)濟(jì)效益好目前正進(jìn)行技術(shù)改造，以期達(dá)到年產(chǎn)氫氧化鋁 。這些矸石山不僅占用了大量土地，還對地下水造成嚴(yán)重污染。各地煤矸石的熱值差別很大。強(qiáng)化燒結(jié)法、 間接加熱強(qiáng)化拜耳溶出、降膜蒸發(fā)、懸浮焙燒等技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用 都是提高循環(huán)效率和工序產(chǎn)出率 ,降低高耗能工序單位能耗的最關(guān)鍵的技術(shù)。從鋁行業(yè)角度看 ,當(dāng)前 ,擺在我國氧化鋁科技界面前最重要的任務(wù)是 :盡快開發(fā)相應(yīng)的先進(jìn)適用的生產(chǎn)技術(shù) ,以有競爭力的成本從中低品位一水硬鋁石礦生產(chǎn)出滿足我國電解鋁工業(yè)要求的高質(zhì)量砂狀氧化鋁。石灰石按生產(chǎn) 1噸氧化鋁消耗 噸石灰石進(jìn)行計(jì)算 ,2020 年共消耗石灰石 萬噸 ,2020 年將最少消耗石灰石 816萬噸 。既要考慮如何獲取充足的優(yōu)質(zhì)資源和能源 ,更要考慮市場的需求能力 .考慮環(huán)境影響 .交通 運(yùn)輸保障 .地方經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展等諸多因素 . ⑥必須大力發(fā)展氧化鋁清潔生產(chǎn)工藝 氧化鋁是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一 ,是“ 10 種有色金屬”之首 ——— 鋁的原材料 ,同時(shí)應(yīng)用于化工、制藥、陶器及建筑材料行業(yè) ,直接關(guān)系到國計(jì)民生的可持續(xù)發(fā)展。若要使我國氧化鋁增長速度與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鋁消費(fèi)增長速度相適應(yīng) ,僅依靠新建氧化鋁廠是不現(xiàn)實(shí) ,也是不可能的。細(xì)粉含量大 ,流動性能差 ,尤其是載氟后的氧化鋁 ,會在運(yùn)送過程中造成困難。我國氧化鋁工 業(yè)已引進(jìn)若干高效節(jié)能的設(shè)備 ,如間接加熱高壓溶出器、高效沉降槽、平盤過濾機(jī)、氫氧化鋁沸騰焙燒爐等。我國氧化鋁工業(yè)產(chǎn)出的赤泥目前大部分采用堆存的方法 ,僅少數(shù)企業(yè)用部分赤泥作為燒制水泥的原料。先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)、信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)的開發(fā)與建設(shè)仍處在初始階段。具體為 :在拜耳法 (包括混聯(lián)法中的拜耳法 )部分 ,雖然新建廠的高壓溶出技術(shù)采用了單管預(yù)熱 ——— 反應(yīng)釜間接加熱溶出技術(shù)設(shè)備。 ②規(guī)模小、產(chǎn)能低 據(jù)統(tǒng)計(jì) ,目前全世界共有 30多個(gè)國家生產(chǎn)氧化鋁 ,已投產(chǎn)的冶金級氧化鋁企業(yè)約有 70個(gè) ,總設(shè)計(jì)產(chǎn)能約 58700ｋｔ /ａ (含非冶金級氧化鋁 )。因此 ,改進(jìn)氧化鋁產(chǎn)品的均一性、提高產(chǎn)品強(qiáng)度、降低產(chǎn)品中的氧化硅含量、優(yōu)化產(chǎn)品的物理性能 ,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品砂狀化 ,應(yīng)作為氧化鋁行業(yè)目前和將來的主攻方向。 世界氧化鋁的生產(chǎn)現(xiàn)狀及消費(fèi)趨勢 2020年 ,世界 氧化鋁總產(chǎn)量為 5922 萬噸 ,其中冶金級氧化鋁產(chǎn)量為 5457萬噸 ,化學(xué)品氧化鋁產(chǎn)量為 465萬噸 . 截至 2020 年 3 月 ,世界氧化鋁生產(chǎn)主要集中在 29 個(gè)國家的 69 個(gè)氧化鋁廠 , 總產(chǎn)能 6331萬噸 .其中冶金級氧化鋁產(chǎn)能約 5801萬噸 ,占 92%. 2020 年以來 ,由于全球電解鋁產(chǎn)能增速過快 ,引起世界范圍內(nèi)冶金級氧化鋁供應(yīng)緊張 . 現(xiàn)貨氧化鋁價(jià)格高漲促使世界氧化鋁產(chǎn)能利用率提高 .據(jù) CRU 報(bào)告顯示 ,2020 年世界冶金級氧化鋁產(chǎn)量增長率達(dá) %.2020年 ,世界氧化鋁消費(fèi)量將首次突破 6000萬噸 ,達(dá)到 6220萬噸左 右 .其中冶金級氧化鋁消費(fèi)量約 5750萬噸 ,2020年世界冶金級氧化鋁缺口約 25萬噸 . 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,全球在 2020年底前預(yù)計(jì)可投產(chǎn)的在建氧化鋁項(xiàng)目總規(guī)模為 ,其中國外 660萬噸 ,中國 . 2020年以后擬建的氧化鋁項(xiàng)目總規(guī)模為 3952萬噸 ,其中國外擬建項(xiàng)目總規(guī)模為 1960萬噸以上 (未考慮俄鋁 ),中國擬建項(xiàng)目總規(guī)模為 1992萬噸 . 據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù) ,2020 年 16 月份 ,我國氧化鋁產(chǎn)量為 ,比 2020 年同期增加了 %, 進(jìn)口氧化鋁 285萬噸 ,比 2020年同期增加了 29萬噸 ,同比增長 %.包括非冶金級氧化鋁在內(nèi) ,目前我國有 19家企業(yè)可生產(chǎn)氧化鋁 ,其中中鋁公司 2020年上半年產(chǎn)量為 . 2020年 ,國內(nèi)冶金級氧化鋁的需求量約為 1240萬噸 ,中鋁公司氧化鋁產(chǎn)量上升了 %,達(dá)到 650萬噸 .由此可見 ,國內(nèi)需進(jìn)口氧化鋁約為 590萬噸 ,預(yù)計(jì) 2020年中鋁公司氧化鋁產(chǎn)量可提高 23%,達(dá)到 800萬噸 ,以彌補(bǔ)氧化鋁缺口 . 世界鋁土礦總儲量為 320 億ｔ ,在國外 ,90%以上的鋁土礦為三水鋁石型。 用酸法生產(chǎn)氧化鋁在理論上是合理的，對高品位的鋁土礦而言，該法不具有拜耳法的優(yōu)勢，但是對低品位的含鋁礦而言，該法依然具備一定的優(yōu)勢。母液經(jīng)蒸發(fā)后補(bǔ)充適當(dāng)?shù)膲A粉與下批礦石及石灰配料燒結(jié)。 自然界中含鋁礦物有 250多種，作為生產(chǎn)氧化鋁的原料主要是鋁土礦，其中氧化鋁含量占 50%70%,其次是二氧化硅、三氧化二鐵、二氧化鈦，此外還含有鎵、釩等雜質(zhì)。 從區(qū)域優(yōu)勢礦產(chǎn)資源的綜合利用、梯度合理開發(fā)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)為一條主線，按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的 3A原則進(jìn)行試驗(yàn)與示范相結(jié)合，為區(qū)域煤基資源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與功能的合理構(gòu)建，為調(diào)整和優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、能源資源利用結(jié)構(gòu)，建立 新的生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)營機(jī)制，形成具有廣闊發(fā)展前景的特色工業(yè)生態(tài)技術(shù)體系和資源優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)提供科技支撐。這不僅增加了企業(yè)成本，而且對企業(yè)的發(fā)展帶來了風(fēng)險(xiǎn)。為加快推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國家發(fā)改委將組織試點(diǎn)，擬選擇冶金、有色、煤炭、電力、化工、建材等重點(diǎn)行業(yè)；而本項(xiàng)目正是國家支持的資源化重點(diǎn)領(lǐng)域。 因此 ,開發(fā)應(yīng)用煤矸石這一大量的類低品位鋁土礦提取氧化鋁資源的高效低耗新技術(shù)顯得特別重要和迫切 。這一問題已引起我國政府的高度重視。其煤矸石生態(tài)化利用系統(tǒng)技術(shù)、模式和經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛的針對性、先進(jìn)性和適用性。 在已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)室研究工作的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)集成與創(chuàng)新，中試檢驗(yàn) 2 種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)工藝路線： ① 針對含碳量高的洗煤矸石，完成酸溶提取法中試 ② 針對煤系高嶺巖，完成低溫鹽熔提取法中試 二、 項(xiàng)目的意義和必要性 （含技術(shù)突破對行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要意義和作用等），國內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢，市場需求分析 （一） 項(xiàng)目的意義和必要性 （ 1）對區(qū)域礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)利用以及對對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善、保護(hù)具有重大意義。 隨著氧化鋁工業(yè)和其他需用鋁土礦工業(yè)的快速發(fā)展 ,鋁土礦資源 ,特別是優(yōu)質(zhì)資源的短缺 ,已充分顯現(xiàn)出來。 （ 2）本項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，發(fā)揮科技在循環(huán)工業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用意義重大。因此， 煤矸石提取氧化鋁、氧化硅的生態(tài)化利用技術(shù)開發(fā)研究對于推動我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十 分重要的意義。 寧夏的材料業(yè)整體上并不發(fā)達(dá)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單調(diào)，產(chǎn)業(yè)群的特色優(yōu)勢不明顯。 要使寧夏北部老煤炭工業(yè)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題得以控制，并向優(yōu)化方向發(fā)展，必須進(jìn)行大范圍、大強(qiáng)度的以創(chuàng)新集成為基礎(chǔ)的、以資源合理利用關(guān)鍵配套技術(shù)為重點(diǎn)的生態(tài)工業(yè)建設(shè)工作。 ①堿法生產(chǎn)氧化鋁 堿法的基本原 理是使礦石中的氧化鋁與堿在一定條件下生成鋁酸鈉，進(jìn)入溶液而與二氧化硅和氧化鐵等雜質(zhì)分離，然后再使純凈的鋁酸鈉溶液分解析出氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)高溫鍛燒制得成品氧化鋁。但處理低品位礦石時(shí)其優(yōu)越性較差，而且還 要消耗價(jià)格昂貴的苛性堿。 ③電熱法生產(chǎn)氧化鋁 電熱法用來處理高鐵鋁礦，將礦與炭還原劑配成爐料在電弧爐內(nèi)高溫 2020℃ ,下進(jìn)行還原熔煉。隨著高品位鋁土礦儲量的日漸減少 ,氧化鋁企業(yè)的總供礦品位也在下降 ,引起產(chǎn)量減少、消耗增加、成本上升。造成其能耗高、生產(chǎn)成本偏高 ,氧化鋁生產(chǎn)綜合能耗是國 外采用拜耳法處理三水鋁石 (或一水軟鋁石 )生產(chǎn)氧化鋁能耗的 ～ 。幾乎所有跨國鋁業(yè)公司均將其視為理想的氧化鋁供應(yīng)基地。在精液葉濾系統(tǒng) ,既有世界先進(jìn)水平的立式葉濾機(jī) ,也有凱利 385ｍ 2和道爾式 440ｍ 2 大型葉濾機(jī) ,還有技術(shù)落后的小型葉濾機(jī)在運(yùn)行 。而國外的氧化鋁幾乎都是砂狀氧化鋁。鋁土礦選礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化帶來了尾礦的綜合治理問題 ,開發(fā)尾礦的利用技術(shù)、擴(kuò)大資源的綜合利用程度是今后需要解決的又一個(gè)難題。 ③提高產(chǎn)品質(zhì)量。開發(fā)新品種 ,努力提高我國氧化鋁工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量 ,增加市場需求的品種。⑹加快鋁土礦資源的開 發(fā)。氧化鋁屬于資源型工業(yè) ,原材料用量、能源消耗量、三廢產(chǎn)生量都很大 ,導(dǎo)致能源利用率很低 ,因此 ,要實(shí)施氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 ,就必須實(shí)施清潔生產(chǎn)。從以上的統(tǒng)計(jì)可以看出 ,氧化鋁生產(chǎn)需要消耗大量的自然資源 ,是 一項(xiàng)高能耗的產(chǎn)業(yè) ,每生產(chǎn)一噸氧化鋁約需要消耗資源 噸 ,即產(chǎn)品與資源之比為 1:,如果僅考慮鋁土礦、石灰石、煤等具有不可再生性的一次性資源 ,那么氧化鋁資源利用率為27%。燒結(jié)法比例過高是我國氧化鋁工業(yè)能耗高的最重要的原因 .各種能耗約占我國氧化鋁廠生產(chǎn)成本的 43%,是影響成本的最重要的因素 ,也是我國氧化鋁工業(yè)與國際氧化鋁工業(yè)相比最主要的差距。 煤矸石生態(tài)化利用是實(shí)施我國新的氧化鋁工業(yè)資源戰(zhàn)略的必然趨勢。 煤矸石是我國目前年排放量和累計(jì)存量最大的工業(yè)廢棄物。矸石自燃時(shí)放出 嚴(yán)重污染空氣的 SO2。 我國從粉煤灰中提取氧化鋁可追溯到 50 年代，山東鋁廠曾考慮過從粉煤灰中提取氧化鋁，以后湖南、浙江等省也有單位進(jìn)行過此項(xiàng)工作，至 1980 年安徽省冶金科研所和合肥水 泥研究所在進(jìn)行提取氧化鋁和制造水泥的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究后提出用石灰石燒結(jié)碳酸鈉溶出。我國目前所用煉鋼脫氧劑為工業(yè)爐熔化多晶硅和鋁錠，每年生產(chǎn) 6000萬噸鋼，如果用從粉煤灰中制取的鋁合金，則每年可節(jié)約鋁錠 3萬噸（合1億元），可利用粉煤灰 60 萬噸，降低成本達(dá) 24億元。為從煤矸石中提取氧化鋁 ,需將煤矸石進(jìn)行礦物改性處理 ,使高嶺石中的氧化鋁成為活性氧化鋁是常用的方法。硫化物法類似于拜耳法生產(chǎn) Al2O3,Na2S 等能有選擇性地溶解 Al2O3,并在很大程度上抑制 SiO2的溶解 ,但該法在碳酸化時(shí)放出 H2S,環(huán)境污染較嚴(yán)重 ,目前此法仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。使高嶺巖的 Al/Si 由 提高到 ,滿足了堿石灰燒結(jié)法對原料 Al/Si 的要求。 ④． 煤矸石發(fā)電后利用粉煤灰作原料的堿石灰燒結(jié)法工藝 內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限公司 2020年提出了 申請?zhí)?為 02116060， 發(fā)明名稱 為“ 綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝 ”，該專利的基本內(nèi)容是 ： 公開了一種綜合利用煤矸石聯(lián)產(chǎn)電、鋁、水泥生產(chǎn)工藝。若加上設(shè)備折舊等，該法實(shí)際生產(chǎn)成本估計(jì)在 2020元左右，而售價(jià)在 3800元 /噸，有較好的市場空間。而 95%以上的煤矸石是氧化鋁在 20%29之間，且結(jié)構(gòu)、成分較復(fù)雜。國內(nèi)最新研究表明 ,煤矸石制取化工原料取得試驗(yàn)性成果。但是由于從經(jīng)濟(jì)上考慮，該路線生產(chǎn)成本較高，而氧化鋁的售 價(jià)較低，無法與鋁土礦路線競爭，因此沒有引起產(chǎn)業(yè)界的重視。 我國煤矸石的化學(xué)利用長期處在技術(shù)進(jìn)步緩慢、技術(shù)集成性差、實(shí)用化技術(shù)開發(fā)少、尚未形成規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化的態(tài)勢。公告還披露 ,目前進(jìn)口氧化鋁到岸價(jià)已升至 430美元 /噸以上。進(jìn)口量和比例逐年增加。鋁土礦鋁硅比低于 ,則采用燒結(jié)法生產(chǎn) ,能耗高、成本提高。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大 ,工業(yè)需求量也呈快速增長勢頭 ,尤其是上世紀(jì) 80 年代中期 ,白炭黑的生產(chǎn)量遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的需求 ,至今這一矛盾仍未得到解決。高分散性二氧化硅的開發(fā)預(yù)計(jì)能打開美國二氧化硅補(bǔ)強(qiáng)輪胎的市場 ,但只限于高性能載重汽車輪胎和冬季 使用 .目前工業(yè)上生產(chǎn)白炭黑的方法可分為氣相法和沉淀法兩類 ,前者以四氯化硅為原料 ,成本較高 ,后者以水玻璃為原料 ,與無機(jī)酸反應(yīng)制取白炭黑 .近年來 ,隨著改革開放的快速發(fā)展 ,國內(nèi)白炭黑產(chǎn)量盡管急劇增長 ,但仍不能滿足市場需求 ,需要大量進(jìn)口 . 水玻璃是一種重要的化工原料 ,現(xiàn)有的生產(chǎn)方法主要是以石英砂和純堿為原料 ,在1400～ 1500℃的高溫下熔融反應(yīng)制得 ,過程存在能耗高、設(shè)備費(fèi)用高等缺點(diǎn)。 對多種我區(qū)煤矸石進(jìn)行了一年多的研究，已經(jīng)打通小試工藝，申報(bào)了專利 2項(xiàng)。 四、項(xiàng)目攻關(guān)總體目標(biāo)，實(shí)施年限，具體的考核指標(biāo)（含主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）及年度計(jì)劃安排 在實(shí)驗(yàn)室研究工作的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)集成與創(chuàng)新，中試檢驗(yàn)和進(jìn)一步優(yōu)化小試方案，完成兩種 針對不同種類的煤矸石提取氧化鋁的綜合利用工藝方法的中試開發(fā)研究，為大規(guī)模推廣應(yīng)用 具有能耗較低、操作簡化、氧化鋁提取率高、殘?jiān)梢杂靡簤A高收率地再提取二氧化硅的綜合技術(shù)。 (5) 所得 鋁鹽 產(chǎn)品質(zhì)量符合 國標(biāo) 精制一級標(biāo)準(zhǔn)。 實(shí)行跨行業(yè)、跨學(xué)科、跨所有制形式的大聯(lián)合，充分發(fā)揮各方面的優(yōu)勢，緊緊圍繞資源合理利用開發(fā)這一主題，建立符合寧夏實(shí)際的產(chǎn)業(yè)技術(shù)支撐體系，以加速開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)為目的，同時(shí)大力組 裝配套和推廣應(yīng)用現(xiàn)有成熟的科技成果和適用技術(shù)，有計(jì)劃地組織開展科技攻關(guān)，解決實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化中迫切需要解決的技術(shù)關(guān)鍵和難題。在合作過程中，將不斷地對研究內(nèi)容和目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，力求推出先進(jìn)的、合理的、滿足需求的技術(shù)成果。 (2)成立由課題實(shí)施的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)掛帥，各業(yè)務(wù)部門領(lǐng)導(dǎo)和課題負(fù)責(zé)人參加的試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)小組，其職責(zé)是組織協(xié)調(diào)有關(guān)科技力量和有關(guān) 的資金與設(shè)備等，支持試驗(yàn)完成。 研究課題緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，與當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)與資源開發(fā)密切關(guān)聯(lián)，研究內(nèi)容立足于固體廢棄物科學(xué)利用和產(chǎn)業(yè)開發(fā)，項(xiàng)目具有明顯的環(huán)境效益、社會效益以及經(jīng)濟(jì)效益，其技術(shù)成果較以往類似成果更