【正文】 后需跟蹤國外的先進(jìn)水平 ,不斷引進(jìn)和消化國外氧化鋁行業(yè)成熟的、自動化程度高的大型設(shè)備。 ③提高產(chǎn)品質(zhì)量。其主要缺點為 :細(xì)粉中α Ａｌ 2Ｏ 3 含量大 ,比表面積小 ,在電解質(zhì)中溶解速度慢 ,在電解生產(chǎn)中容易產(chǎn)生沉淀。在操作或運送過程中造成飛揚損失大。由于大型中間下料預(yù)焙槽發(fā)展的需要 ,當(dāng)前世界上絕大多數(shù)的氧化鋁廠都生產(chǎn)砂狀氧化鋁。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。到 20xx 年 ,實現(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。到 20xx 年要使氧化鋁產(chǎn)能達(dá) 8000ｋｔ /ａ以上。因此 ,應(yīng)以企業(yè)的挖潛改造 ,擴(kuò)大產(chǎn)能為主 ,積極穩(wěn)妥地發(fā)展氧化鋁工業(yè) ,滿足國民 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。⑹加快鋁土礦資源的開發(fā)。建立鋁土礦資源評價和管理體系。同時 ,注重保持氧化鋁工業(yè)與所在區(qū)域的資源 \能源 \市場需求同步發(fā)展 .也就是說 , 既要考慮新增氧化鋁產(chǎn)能 , 更要考慮 已有氧化鋁產(chǎn)能的可持續(xù)發(fā)展 。 我國是世界上主要的氧化鋁生產(chǎn)國 ,20xx 年共生產(chǎn)氧化鋁 541 萬噸 ,20xx 年為 590 萬噸 ,20xx年將達(dá)到 660萬噸 ,占世界總產(chǎn)量的十分之一 ,然而 ,我國的鋁土礦資源卻相對貧乏 ,按 20xx 年末我國審定的儲量結(jié)果 ,我國鋁土礦儲量僅為 億噸 ,基礎(chǔ)儲量 5 億噸 ,資源量18 億噸 ,僅占全球儲量的 %。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 ,要實施氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 ,就必須實施清潔生產(chǎn)。 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(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)水平相差十個百分點。 氧化鋁生產(chǎn)中需要消耗的主要資源鋁土礦按 1 噸氧化鋁生產(chǎn)需要消耗 噸鋁土礦考慮 ,20xx 年國內(nèi)消耗鋁土礦資源約 1190 萬噸 ,根據(jù)“十五”規(guī)劃 ,到 20xx 年 ,我國氧化鋁生產(chǎn)能力最大可達(dá) 680萬噸 ,由此計算 20xx年鋁土礦的消耗量約為 1496萬噸 。水據(jù)統(tǒng)計每生產(chǎn) 1噸氧化鋁需耗新水 11噸 ,20xx年因生產(chǎn)氧化鋁全國共消耗新水 5951萬噸 ,20xx年將達(dá)到 7480萬噸 。從以上的統(tǒng)計可以看出 ,氧化鋁生產(chǎn)需要消耗大量的自然資源 ,是一項高能耗的產(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%。國內(nèi)對氧化鋁的強(qiáng)烈需求促使我國氧化鋁規(guī)模和技術(shù)水平不斷提高。今后我國氧化鋁工業(yè)的發(fā)展只能建立在資源量還較充裕的中低品位鋁土礦的基礎(chǔ)上 ,同時還要研究開發(fā)其他含鋁資源如煤矸石等。要在近年內(nèi)保護(hù)我國有限的優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源 ,加緊勘探、開發(fā)新的優(yōu)質(zhì)鋁土礦資源 ,研究利用國外鋁資源 ,實施我國新的氧化鋁工業(yè)資源戰(zhàn)略的同時 ,加快開 發(fā)應(yīng)用我國中低品位鋁土礦生產(chǎn)砂狀氧化鋁的高效低耗新工藝 ,才能實現(xiàn)我國氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。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。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 。因此 ,采用新技術(shù) ,盡可能擴(kuò)大拜耳法在生產(chǎn)系統(tǒng)中的份額 ,縮小燒結(jié)法的比例 ,是系統(tǒng)節(jié)能最重要的方向 ,也是開發(fā)高效低耗氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)的最主要的技術(shù)思路。 在現(xiàn)有的聯(lián)合法中 ,鋁土礦品位的下降必然導(dǎo)致燒結(jié)法比例的增大 ,造成能耗和成本的增高。 煤矸石生態(tài)化利用是實施我國新的氧化鋁工業(yè)資源戰(zhàn)略的必然趨勢。它由碳質(zhì)頁巖、碳質(zhì)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。 我國煤矸石的發(fā)熱量多在 ，其中 ,，高于 。 由于煤矸石不含碳或含碳量低，不能燃燒或難以燃燒，因此成為煤炭生產(chǎn)過程中的固體廢棄物。 煤矸石是我國目前年排放量和累計存量最大的工業(yè)廢棄物。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。僅寧夏就有較大的矸石山 6 座，積存量達(dá) 2 億多噸，加上各地的小煤礦矸石堆，全區(qū)煤矸石占地面積 300 余公頃。由于自然降水，使煤矸石中富含的鹽類經(jīng)淋濾、溶解在雨水中滲入到地下，造成矸石山周圍的地下水污染。矸石自燃時放出 嚴(yán)重污染空氣的 SO2。 70 年代，匈牙利的塔爾杜在引進(jìn)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。年產(chǎn) 30— 萬噸水泥和 5500 噸氫氧化鋁。 美國采用 Ames 石灰燒結(jié)法，按年耗用粉煤灰（含 32??? 20%） 30 萬噸。 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驗室規(guī)模的實驗研究后提出用石灰石燒結(jié)碳酸鈉溶出。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。 寧夏建材研究所采取堿 － 石灰燒結(jié)法。 此外，河 南省平頂出市第一建材廠利用粉煤灰冶煉鋁合金等取得成功。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。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(jì)效益。但目前煤矸石絕大多數(shù)都是用來發(fā)電、生產(chǎn)磚、空心砌塊等建材 ,利用價值較低。 2ＳｉＯ 2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。前三中方法文獻(xiàn)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(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）。 如專利 號 為 94113062，“ 用煤矸石制備氫氧化鋁工藝 ” 該法的氧化鋁提取鋁一般較低，在 2040%，且對不同地區(qū)的煤矸石而言提取率差別很大。 另有 申請?zhí)?91110937， 發(fā)明名稱 用煤矸石生產(chǎn)硫酸鋁的方法 該法的氧化鋁提取率在 5060%，且對優(yōu)質(zhì)煤矸石 煤系高嶺石即含碳、鐵很低，而氧化鋁含量較高（一般大于 38%）的煤矸石較好，對其他儲量最大的劣質(zhì)煤矸石來講，該法與上述方法差異不大；由于優(yōu)質(zhì)煤矸石 煤系高嶺石資源十分有限，加之將其高溫煅燒后改性處理即可作為工業(yè)填料利用，因此該法的競爭力不強(qiáng)。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 ,但該法在碳酸化時放出 H2S,環(huán)境污染較嚴(yán)重 ,目前此法仍處于實驗室階段。石灰燒結(jié)法要求原料中的 Al/Si4,當(dāng)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(dāng)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。故而需要將煤系高嶺巖進(jìn)行預(yù)脫硅處理 ,使其 Al/Si 提高到 4 以上 ,再用燒結(jié)法提取 Al2O3,可以大大提高 Al2O3 的提取率。 大量文獻(xiàn)報道以及我們的研究表明，該法還存在一個很大缺陷：即對原料矸石中鐵含量要求較高 ，一般要低于 時氧化鋁提取鋁才能達(dá)到 80%左右，否則提取率在 2550%之間。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。預(yù)脫硅處理將高嶺巖的氧化鋁 提取率提高了近一倍。 [薛茹君，從煤系高嶺巖中提取氧化鋁，第 23 卷 第 4 期 ,4650 安徽理工大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) 20xx， ， No4] 在堿石灰石燒結(jié)法中，有文獻(xiàn)報道氧化鋁活化過程中巧妙地利用Ｃ 2Ｓ晶相轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積膨脹 ,造成硅酸二鈣連同其它礦物一起粉化 (自粉化 ),省去了傳統(tǒng)的粉磨工序 ,可節(jié)省電能 ,而且化學(xué)粉碎形成的粉末比機(jī)械粉磨的粉末更細(xì) ,有利于以ＮａＡｌＯ 2 形式提取鋁組分。 該法的缺點是 ：活化氧化鋁要使用大量的石灰石、純堿，致使高溫活化這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)工藝難以控制，耗能高，設(shè)備投資大，且對原料矸石中鐵含量有較高要求，因此使工藝溫定性降低，生產(chǎn)的風(fēng)險加大，目前仍處在小試階段。 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 20xx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。 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(shù)路線 。該公司按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，計劃在園區(qū)內(nèi)建設(shè) 20 萬噸 /年生產(chǎn)線，預(yù)計投資約 20 億。 該法從技術(shù)上分析沒有獨特之處，只是采用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的模式對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行集合、綜合，并在一個園區(qū)內(nèi)統(tǒng)籌考慮，生產(chǎn)要素的優(yōu)化較好，技術(shù)路線的外部優(yōu)勢明顯，因而有很強(qiáng)競爭力。若加上設(shè)備折舊等，該法實際生產(chǎn)成本估計在 20xx 元左右，而售價在 3800 元 /噸，有較好的市場空間。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 。 ⑥ 本科技攻關(guān)的自主知識產(chǎn)權(quán)新技術(shù) 本課題組開發(fā)的 2 種新技術(shù) ,克服了前人技術(shù)的 缺點 ,具有成本低 .過程容易控制 .綜合效益明顯的優(yōu)勢 ,通過了專家鑒定 ,具備很強(qiáng)的技術(shù)競爭力 .(參見后面的分析 ) 矸石利用新技術(shù)及發(fā)展趨勢 以煤系硬質(zhì)高嶺巖為主要成分的煤矸石 ,在我國煤系地層中儲量巨大 ,近 100 億噸 ,這些煤矸石大多在煤的開采過程中被帶出 ,做為廢石堆放 ,占地的同時又造成一定的環(huán)境污染 ,開發(fā)利用煤矸石已成為煤礦非煤產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一 ,對礦產(chǎn)資源的再生和環(huán)境保護(hù)意義重大。有些地區(qū)如內(nèi)蒙古、山東、河北、山西、寧夏等地有一定量的高氧化鋁矸石。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。 目前許多國家都投入力量進(jìn)行煤矸石再生資源的綜合利用開發(fā)。(2)利用煤矸石發(fā)電 。國內(nèi)煤矸石綜合利用開發(fā)早已引 起有關(guān)部門的高度重視 ,并不斷投入資金和低息貸款進(jìn)行扶持。國內(nèi)最新研究表明 ,煤矸石制取化工原料取得試驗性成果。多聯(lián)產(chǎn)提取氧化鋁的研究才開始。 中國地質(zhì)大學(xué)的專家們于 20xx 年 2 月宣布已成功開發(fā)出煤矸石制造瓷質(zhì)磚的新技術(shù)，該技術(shù)的 產(chǎn)業(yè)化有望使約占全國工業(yè)固體廢棄物總量 40%的煤矸石變廢為寶。其中原因主要是： 21 世紀(jì)之前，文獻(xiàn)報道國外如波蘭、美國等國家曾在 6070 年代分別申請了石灰 純堿法、混鹽法的專利，并且有年產(chǎn) 12 萬噸的規(guī)模化生產(chǎn)裝置。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。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。而近年來隨著無機(jī)粉體材料的快速發(fā)展，一個開發(fā)方向就是將高純鋁鹽作為材料 前體，生產(chǎn)化學(xué)品氧化鋁。全世界每年需求在 500 萬噸以上化學(xué)品氧化鋁，而我國還需大量進(jìn)口。 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。 氧化鋁的未來競爭力 20xx 年中國電解鋁產(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 萬噸。目前 ,隨著國內(nèi)電解鋁企業(yè)擴(kuò)張速度的增長 ,氧化鋁的供應(yīng)在 20xx 年前仍然無法滿足市場需要 ,因此氧化鋁價格在短期之內(nèi)較難緩解。 據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù) ,20xx 年 16 月份 ,我國氧化鋁產(chǎn)量為 萬噸 ,比 20xx 年同期增加了 %, 進(jìn)口氧化鋁 285 萬噸 ,比 20xx 年同期增加了 29 萬噸 ,同比增長 %. 20xx 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 20xx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 . 山東鋁業(yè)日前公告 ,根據(jù)國內(nèi)外氧化鋁市場需求和價格情況 ,將主導(dǎo)產(chǎn)品冶金級氧化鋁出廠價格由 3930 元 /噸上調(diào)為 4130 元 /噸 (含稅 ),幅度為 %。公告還披露 ,目前進(jìn)口氧化鋁到岸價已升至 430 美元 /噸以上。此其時進(jìn)口氧化鋁到岸價已升至 400 美元 /噸以上。 以冶煉氧化鋁為例：對于未來氧化鋁價格走勢 ,業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為 ,未來需求將繼續(xù)增長 ,國內(nèi)缺口增大 ,而全球氧化鋁產(chǎn)量近兩年增長很小 ,加之海運費用上漲 ,因此 ,20xx 年以前氧化鋁供需緊張的狀況難以改變 ,其價格將維持高位運行 ,20xx年最高價格突破了 4000元 /噸 ,全年均價估計在 3700元左右。鋁價與年初相比漲幅達(dá) %。進(jìn)口量和比例逐年增加。 預(yù)計未來兩年受制于