【正文】 (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。 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(shì)，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(shí)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。 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(duì)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(jiǎn)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)。高分散性二氧化硅的開發(fā)預(yù)計(jì)能打開美國(guó)二氧化硅補(bǔ)強(qiáng)輪胎的市場(chǎng) ,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(guó)內(nèi)白炭黑產(chǎn)量盡管急劇增長(zhǎng) ,但仍不能滿足市場(chǎng)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)。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。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。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(jìng)爭(zhēng)，因此沒有引起產(chǎn)業(yè)界的重視。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。 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(qǐng)?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。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。我國(guó)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。矸石自燃時(shí)放出 嚴(yán)重污染空氣的 SO2。 煤矸石生態(tài)化利用是實(shí)施我國(guó)新的氧化鋁工業(yè)資源戰(zhàn)略的必然趨勢(shì)。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%。⑹加快鋁土礦資源的開 發(fā)。 ③提高產(chǎn)品質(zhì)量。而國(guó)外的氧化鋁幾乎都是砂狀氧化鋁。幾乎所有跨國(guó)鋁業(yè)公司均將其視為理想的氧化鋁供應(yīng)基地。隨著高品位鋁土礦儲(chǔ)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。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。 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。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(duì)于推動(dòng)我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十 分重要的意義。 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。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(duì)性、先進(jìn)性和適用性。 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 。這不僅增加了企業(yè)成本，而且對(duì)企業(yè)的發(fā)展帶來了風(fēng)險(xiǎn)。 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)。 用酸法生產(chǎn)氧化鋁在理論上是合理的，對(duì)高品位的鋁土礦而言，該法不具有拜耳法的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)低品位的含鋁礦而言，該法依然具備一定的優(yōu)勢(shì)。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。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。我國(guó)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。細(xì)粉含量大 ,流動(dòng)性能差 ,尤其是載氟后的氧化鋁 ,會(huì)在運(yùn)送過程中造成困難。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(chǎng)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(guó)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(guó)計(jì)民生的可持續(xù)發(fā)展。從鋁行業(yè)角度看 ,當(dāng)前 ,擺在我國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力的成本從中低品位一水硬鋁石礦生產(chǎn)出滿足我國(guó)電解鋁工業(yè)要求的高質(zhì)量砂狀氧化鋁。各地煤矸石的熱值差別很大。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 。煤矸石中的主要礦物相為高嶺石 (Ａｌ 2Ｏ 3但同時(shí)耗能增加，工藝復(fù)雜化。該法生產(chǎn)氧化鋁的原材料成本約 1800 元（有自備 煤礦、石灰石礦，配套原料運(yùn)距短且來源充足，電價(jià)便宜等外部?jī)?yōu)勢(shì)）。(3)利用煤矸石中提取氧化鋁等化工產(chǎn)品方向有廣闊的利用前景?？梢酝ㄟ^一定的工藝進(jìn)行二次加工得到數(shù)百個(gè)氧化鋁粉體材料，該粉體材料廣泛應(yīng)用與陶瓷、橡膠、塑料、石油催化、耐火材料等領(lǐng)域。 2020年 ,氧化鋁價(jià)格由年初的 1830元 /噸 ,上漲到年底的 3700元 /噸 ,漲幅達(dá) %。而電子工業(yè)對(duì)化學(xué)機(jī)械研磨液需求的增長(zhǎng)則會(huì)刺激氣相法白炭黑需求的快速增長(zhǎng) ,該市場(chǎng)有望以年均 7%的速度增長(zhǎng) ,到 2020年其市場(chǎng)份額將達(dá)到 。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(duì)性、先進(jìn)性和適用性。 （ 3） 該法鋁、硅元素及炭份得到高效分離提取。在這方面，將著重于某些技術(shù)的深入研究與實(shí)用與開發(fā)。 本課題成果是開發(fā)出新的煤矸石生產(chǎn)鋁鹽、硅酸鹽等基礎(chǔ)化學(xué)原料的循環(huán)工藝，并與已有生產(chǎn)無機(jī)氧化物粉體材料的公知技術(shù)進(jìn)行合理的組裝配套，集成、創(chuàng)新出可形成系列產(chǎn)品的產(chǎn)品群的技術(shù)體系與模式，通過中試最終實(shí)現(xiàn)在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化中推廣應(yīng)用。開發(fā)成果歸合作單位共享。其氧化鋁提取率大于90%，氧化硅提取率大于 90%。 3. 該工藝耗能低 ，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多元化。充分開發(fā)利用這些資源 ,提高資源利用率及經(jīng)濟(jì)價(jià)值 ,減少環(huán)境污染 ,對(duì)這些資源進(jìn)行深加工是其有效途徑之一。 在氧化鋁總產(chǎn)能中，世界 10%左右為化學(xué)品氧化鋁，其價(jià)格是冶煉氧化鋁的 410倍。 2020年前 7個(gè)月鋁錠產(chǎn)量為 ,預(yù)計(jì)全年產(chǎn)量在 520萬噸左右 ,需要的氧化鋁應(yīng)達(dá) 1040萬噸 ,而非冶金用氧化鋁繼續(xù)按去年的水平計(jì)算 ,那么全年的氧化鋁需求將達(dá)到 萬噸。 近年來國(guó)內(nèi)某專業(yè)機(jī)構(gòu)研制的自燃煤矸石超細(xì)粉，能以不同比例取代水泥、石灰用于各種建筑工程。 該法是幾種方法的綜合，技術(shù)復(fù)雜，尚未見大規(guī)模生產(chǎn)的報(bào)道。目前此法仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。 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 。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(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)項(xiàng) 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。全國(guó)每年矸石排放總量約 億噸，全國(guó)現(xiàn)有矸石山 1500余座，累計(jì)存量約 34 億噸，占地面積 130000多公頃。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。同時(shí) ,污染嚴(yán)重 ,產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢渣等“三廢” ,是名副其實(shí)的排污大戶。 ④挖掘潛力 ,擴(kuò)大產(chǎn)能 ,滿足電解發(fā)展的需求。如改混聯(lián)法為串聯(lián)法 ,則可達(dá)到節(jié)能、降耗的效果。對(duì)于燒結(jié)法 (包括混聯(lián)法中的燒結(jié)法 ),在熟料燒成技術(shù)上仍然采用能耗高、控制水平落后的濕法進(jìn)料筒形回轉(zhuǎn)窯 加圓筒冷卻機(jī)的工藝技術(shù) 。 國(guó)內(nèi)不同生產(chǎn)方法的能耗指標(biāo)見表 1所示。目前電熱法生產(chǎn)氧化鋁還處于研究階段。 燒結(jié)法是將礦石、堿粉 、石灰石混合配料，先進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，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(jié)塊 ——— 熟料，使鋁酸鈉進(jìn)入溶液與赤泥分離。以其進(jìn)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(lǐng)域中用途極廣，市場(chǎng)需求大，成為高成長(zhǎng)性產(chǎn)業(yè)，其涉及的生產(chǎn)技術(shù)也呈現(xiàn)出向原料多元化、 技術(shù)系統(tǒng)化、產(chǎn)品系列化的方向發(fā)展。據(jù)介紹， 為了從根本上緩解我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的資源約束矛盾和環(huán)境壓力，國(guó)家發(fā)展改革委2020 年 8 月提出，從推進(jìn)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(gè)方面加快推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并提出了八項(xiàng)措施。煤炭工業(yè)一直是我國(guó)的基礎(chǔ)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(yán)峻問題。能源資源的科學(xué)開發(fā)已成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)之一。 （ 3）對(duì)推進(jìn)實(shí)施我區(qū)乃至乃我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義 進(jìn)入新世紀(jì)，國(guó)家發(fā)展改革委力推循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 無機(jī)鋁鹽、硅酸鹽是用途十分廣闊的化工原材料。 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?jiān)?——— 赤泥，與鋁酸鈉溶液分離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進(jìn)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。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。而由于我國(guó)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(jì)的拜爾法而只能采用能耗高、成本高的燒結(jié)法和聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁。在蒸發(fā)上 ,雖然個(gè)別廠家采用了先進(jìn)的降膜式蒸發(fā)及強(qiáng)制排鹽技術(shù) ,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(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。使主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 ,主導(dǎo)產(chǎn)品具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。到 2020年 ,實(shí)現(xiàn)氧化鋁產(chǎn)品全部為優(yōu)質(zhì)砂狀氧化鋁 ,化學(xué)品氧化鋁量占氧化鋁總量的 10%左右。 盡管我國(guó)生產(chǎn)的氧化鋁總量占有世界市場(chǎng)的 %,但由于我國(guó)氧化鋁工業(yè)普遍采用的是燒結(jié)法或混聯(lián)法生產(chǎn)工藝 ,流程復(fù)雜 ,能耗、成本高 ,資源利用率低 ,僅為 30%左右 ,與世界先進(jìn)水平相差十個(gè)百分點(diǎn)。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(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的比例 。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。其硅鈣殘?jiān)鼊t作水泥原料的工藝路線，于 1982 年 3月通過專家鑒定。前三中方法文獻(xiàn)報(bào)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(dá)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(jié)法工藝（拜耳法的變種）。預(yù)脫硅處理將高嶺巖的氧化鋁 提取率提高了近一倍。該法是堿熔－水解－碳化－苛化及相應(yīng)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 。多聯(lián)產(chǎn)提取氧化鋁的研究才開始。 氧化鋁的未來競(jìng)爭(zhēng)力 2020 年中國(guó)電解鋁產(chǎn)量達(dá)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(jì) 萬噸。 預(yù)計(jì)未來兩年受制于實(shí)際有效產(chǎn)能的增長(zhǎng) ,全球氧化鋁市場(chǎng)的供應(yīng)短缺將十分明顯 ,國(guó)內(nèi)供應(yīng)短缺也將加劇 ,未來氧化鋁價(jià)格將繼續(xù)高位運(yùn)行 ,不排除繼續(xù)上漲的可能 。我國(guó)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(jí)產(chǎn)品 ,資源未被很好利用。 2. 整個(gè)工藝路線采用閉合循環(huán)，基本符合綠色化要求。 （ 2） 該新工藝對(duì)煤系高嶺石中 鋁、硅元素得到高效分離提取。該自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)將作為核心技術(shù)為成果產(chǎn)業(yè)化提供科技支撐和技術(shù)保障。試驗(yàn)示范為生態(tài)化利用煤矸石提供有效的技術(shù)體系、示范樣板和治理模式。 （ 2）將市場(chǎng)需求與技術(shù)開發(fā)相結(jié)合，組織多學(xué)科、多層次聯(lián)合攻關(guān)，進(jìn)行縱向與橫向協(xié)作，從現(xiàn)有技術(shù)的消化、引進(jìn)、組裝及集成，到新的實(shí)用技術(shù)的開發(fā)集成與應(yīng)用，形成一個(gè)有機(jī)的整體，研究我區(qū)煤矸石資源合理利用的關(guān)鍵技術(shù)，力求技術(shù)成果的先進(jìn)性與實(shí)用性結(jié)合。其氧化鋁提取率大于 90%，氧化硅提取率大于 90%，炭分不被燃燒而最后 100%回收。最后，該技術(shù)模式、