高鋁煤與鋁工業(yè)的不解之緣
2014年07月04日 15:14 6878次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)有色金屬報(bào) 分類: 新技術(shù) 作者: 王成之
大自然的偏愛(ài)和慷慨賦予,使高鋁煤與鋁工業(yè)結(jié)下的不解之緣業(yè)己顯現(xiàn),這對(duì)高鋁煤炭業(yè)與鋁工業(yè)而言,既是挑戰(zhàn)更是機(jī)遇。
說(shuō)它是挑戰(zhàn),是由于迄今為止,如何遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)法使物盡其用,把高鋁煤及其孿生物高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石開(kāi)發(fā)利用資源產(chǎn)出率最大化尚無(wú)完美地成功案例。自從蒙西鄂爾多斯、烏海一帶發(fā)現(xiàn)高鋁粉煤灰以來(lái),相去20多年人們終于改變了煤炭業(yè)眼里只有煤、鋁工業(yè)眼里只有鋁土礦的傳統(tǒng)觀念,開(kāi)始關(guān)注高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石的綜合高附加值開(kāi)發(fā)利用。但企業(yè)還必須攻堅(jiān)克難,加大研發(fā)力度不斷創(chuàng)新。
說(shuō)它是難得的機(jī)遇,是因?yàn)楦咪X煤及其孿生物高鋁粉煤灰、高鋁煤矸石的潛在價(jià)值一旦被挖掘,可以創(chuàng)造出前所未有的巨大經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益。
信息顯示:蒙西從事以加工高鋁粉煤灰,制取氧化鋁的企業(yè)己有多家,除了大唐集團(tuán)己投產(chǎn)的20萬(wàn)噸外,包括大唐在內(nèi)的7家企業(yè)規(guī)劃產(chǎn)量總計(jì)超800萬(wàn)噸,這表明高鋁粉煤灰的價(jià)值己逐漸為業(yè)界所認(rèn)同。高鋁煤與鋁工業(yè)的不解之緣,有望進(jìn)一步深化。
降低灰霾排放量
燃煤排放物灰霾是大氣污染的主要來(lái)源,在全民向霧霾、污染宣戰(zhàn)的大環(huán)境下,高鋁煤產(chǎn)地鄂爾多斯煤炭業(yè)首當(dāng)其沖地遭到?jīng)_擊。據(jù)報(bào)道,受環(huán)境污染影響,該地區(qū)部分企業(yè)虧損甚至減產(chǎn)停產(chǎn)。長(zhǎng)此以往必將影響整個(gè)鋁工業(yè)的健康發(fā)展。
為此,高鋁煤炭業(yè)與鋁工業(yè)應(yīng)聯(lián)手應(yīng)對(duì),加大研發(fā)力度,扭轉(zhuǎn)困境轉(zhuǎn)型升級(jí),開(kāi)創(chuàng)綠色、環(huán)保應(yīng)用新局面。
應(yīng)從燃煤清潔化應(yīng)用著手。按內(nèi)蒙規(guī)劃,杜絕原煤輸出,對(duì)原煤進(jìn)行洗選,把洗精煤灰分降到1~2%。從而大幅度降低灰霾排放。發(fā)電、供熱應(yīng)選用流化床鍋爐??墒谷紵蔬_(dá)99%,脫硫率達(dá)90%以上,氮氧化物排放降到標(biāo)準(zhǔn)要求以下。洗選矸用以發(fā)電,同樣選用流化床鍋爐,在發(fā)電的同時(shí),熱激活矸中鋁硅酸鹽,分別予以提取,Si02提出率將可達(dá)90%(低于90%,可二次提?。趸X提取率應(yīng)高于90%。其它有價(jià)成分也應(yīng)盡可能予以提取。
以準(zhǔn)格爾高鋁煤為例,原煤灰分A1203含量54%,Si02含量37%,經(jīng)洗選后洗選矸A1203含量43%、Si02含量30%、殘煤20%。發(fā)電后排放的矸石灰、鋁硅酸鹽分解,其中A1203經(jīng)煅燒比表面增大且具有一定活性,但還不能在常溫常壓條件下溶于氫氧化鈉溶液,而Si02活性最高,可在常溫常壓條件下溶于氫氧化鈉溶液,生成硅酸鈉。經(jīng)過(guò)濾液固分離,固體物料中殘留Si02不到4%,A/S>10,可以用串聯(lián)法加工制取氧化鋁;硅酸鈉溶液可深加工成多種高附加值產(chǎn)品,其產(chǎn)值高于氧化鋁。噸高鋁煤洗選矸產(chǎn)率為20%,每選5噸煤可產(chǎn)洗選矸1噸,每噸洗選矸可產(chǎn)出氧化鋁0.38噸、活性硅0.32噸,兩項(xiàng)共可創(chuàng)產(chǎn)值2870元,亦即每噸高鋁煤副產(chǎn)洗選矸可創(chuàng)產(chǎn)值570元,高于每噸坑口煤本身產(chǎn)值。
除了上述開(kāi)發(fā)利用方式外,還可利用煤矸石發(fā)電。以洗選矸與精煤取代國(guó)內(nèi)外通常使用的高嶺土、氧化鋁、木灰,石油焦等高價(jià)原料,以電熱法煉制鋁硅鈦合金。據(jù)粗略估算,煉制1噸含鋁58%上下、含硅35%上下、含鈦2~3%的中間合金,約需高鋁洗選矸3噸、精選煤0.8噸、瀝青100公斤、電耗13000度,按矸石發(fā)電每度成本0.2元計(jì),噸合金成本約在6500~7000元之間,低于廢雜鋁價(jià),合金售價(jià)按成份計(jì)算,其市價(jià)約在13000元上下。中間合金與再生鋁、廢雜鋁摻配生產(chǎn)各種牌號(hào)共晶鑄造合金及亞共晶變形合金,尤其是亞共晶變形合金,是廢雜鋁加工改性優(yōu)化提質(zhì)增效,轉(zhuǎn)型升級(jí)最為便捷、最為有利的途徑,由中間合金與廢雜鋁共熔合成的LD2代用品,可廣泛于建筑業(yè),制造業(yè)等領(lǐng)域,尤其是運(yùn)輸業(yè)、汽車零部件、車體、軌道列車車體、運(yùn)貨車車箱等諸多方面,其機(jī)械性能具有技術(shù)優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)空間巨大。
對(duì)于鋁工業(yè)而言,高鋁精選煤還可以取代石油焦、瀝青焦,用以生產(chǎn)煤-瀝清焦,制作鋁用陽(yáng)極、陰極炭塊。煤-瀝清焦的理化性能,可視同瀝清焦,但其成本將大幅度下降。
增加氧化鋁提取率
高鋁粉煤灰加工方式、工藝技術(shù)尚處于初創(chuàng)階段,其經(jīng)高溫煅燒后大部分鋁硅酸鹽莫來(lái)石化。沿用石灰石燒結(jié)法需要添加大量石灰石,不符合減量化要求,目前尚無(wú)完美的處置方案,而酸法——不論哪種酸——酸污染、酸腐蝕如何化解仍是未知數(shù)。
因而,另辟蹊徑研發(fā)新的生產(chǎn)工藝十分必要。目前較好的加工方式是以微波拜耳法制取氧化鋁,常壓中低溫濃堿方式提取氧化硅,按己達(dá)到的技術(shù)水平測(cè)算,氧化鋁提取率達(dá)85%,氧化硅提取率約50%,余渣用以生產(chǎn)建材或作它用,改善的余地仍然很大。
并且與國(guó)內(nèi)一水硬鋁石、進(jìn)口三水鋁石相比其優(yōu)勢(shì)明現(xiàn)。以進(jìn)口礦三水硬鋁石為例,常溫常壓溶出工藝簡(jiǎn)便,每3噸礦產(chǎn)出氧化鋁1噸、鐵粉1噸(噸價(jià)1000元),合計(jì)產(chǎn)值3500元,每噸礦平均產(chǎn)值1200元,礦石到岸價(jià)50美元/噸。高鋁粉煤灰同樣以3噸計(jì),每3噸可產(chǎn)出氧化鋁1.1噸,產(chǎn)出活性硅0.7噸(噸價(jià)6000元),合計(jì)產(chǎn)值7000元,平均每噸灰創(chuàng)產(chǎn)值2300元,每噸灰價(jià)60元。進(jìn)口礦除了產(chǎn)出氧化鋁、鐵粉外,還產(chǎn)出固體廢棄物約1噸,而利用粉煤灰制取氧化鋁、活性硅,雖然也有1噸固體廢棄物產(chǎn)出,但卻同時(shí)消化約2噸固體廢棄物,為社會(huì)、生態(tài)建設(shè)作出貢獻(xiàn),兩相比較,孰優(yōu)孰劣一目了然。
高鋁煤炭業(yè)與鋁工業(yè)如能進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu),將有望互利雙贏,對(duì)其他工業(yè)行業(yè)而言具有借鑒意義。此外,高鋁煤與鋁工業(yè)的合作還會(huì)惠及普通煤炭業(yè)及與鋁土礦相關(guān)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)。
清潔用煤大勢(shì)所趨,我國(guó)現(xiàn)堆存粉煤灰60億噸、煤矸石40億噸,燃煤入選率將大幅度提高,洗選矸產(chǎn)量將快速增長(zhǎng)。矸石發(fā)電比率也必將逐年增加,在矸石發(fā)電過(guò)程中,被熱激活的鋁硅酸鹽礦物必然會(huì)引起人們的重視。
我國(guó)北方普通煤矸石的礦物成分中,鋁硅酸鹽含量在50~70%之間,山西、河南煤矸石鋁硅酸鹽含量多在65%上下,如采用技術(shù)得當(dāng),噸矸可制取氧化鋁200公斤以上,制取活性硅400公斤以上,鐵粉適量。
在優(yōu)化結(jié)構(gòu)的大趨勢(shì)中,由于洗選矸的快速增長(zhǎng),矸石發(fā)電必將不斷擴(kuò)張。目前我國(guó)煤矸石年產(chǎn)量約8億噸,其中約3億噸用以發(fā)電、3.1億噸用于生產(chǎn)水泥、建材。按目前年發(fā)電消化矸石3億噸、矸中鋁硅酸鹽含量60%計(jì)算,每年將會(huì)產(chǎn)出氧化鋁7000萬(wàn)噸、活性硅1.3億噸、發(fā)電2400億度,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值9000億元,是目前年產(chǎn)值的9倍。能夠完全滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求,并適度提升耐火材料出口。
隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型、科技的進(jìn)步和人們思維方式的不斷變化,上文展望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的可能性是客觀存在的。事在人為,當(dāng)代人應(yīng)勇于擔(dān)當(dāng),尤其是要在保護(hù)資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面下功夫,補(bǔ)償長(zhǎng)期以來(lái)以犧牲生態(tài)環(huán)境、浪費(fèi)資源為代價(jià),換取GDP而欠下的舊賬,別讓鋁工業(yè)為污染埋單,通過(guò)高鋁煤與鋁工業(yè)的共融,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)保護(hù)出力,實(shí)現(xiàn)高鋁煤的高效利用,促進(jìn)鋁工業(yè)健康、持久發(fā)展。
責(zé)任編輯:寧天
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