高鋁粉煤灰:進入生活圈的資源

發布時間:2019年07月31日 17:29:58  作者:中國環保信息網

制作新型建材硅鈣板、與粉煤灰協同利用打路基、代替水泥制混凝土……每一個項目遵循的原則都是成本降低、性能達標以及大規模消納固廢。
“活性硅酸鈣多孔的性質能與植物纖維很好結合,生產高填料造紙成為可能。目前實驗室可將活性硅酸鈣添加到70%,工業生產線上可添加50%,每噸紙可節約300公斤木漿。”孫俊民說,活性硅酸鈣用于造紙行業節能減排意義重大,但仍需加強產業化推廣、建立標準、降低運輸成本。而塑料生產與活性硅酸鈣的結合已被列為“十三五”的重要發展方向。
“由于我國鋁土礦比較匱乏,掠奪式開采造成的植被破壞難以恢復。另一方面,準噶爾盆地的部分煤炭資源,燃燒產生的粉煤灰中氧化鋁潛在資源總量遠超過我國已探明的鋁土礦儲量。”利用高鋁粉煤灰生產氧化鋁,既促進鋁業健康發展又帶動造紙、建材行業節能減排,孫俊民認為有關部門應該加大稅收優惠及示范項目扶持力度,促進粉煤灰提取氧化鋁產業的健康發展,并以此為核心建設我國具有重大戰略意義的高鋁煤炭循環利用產業布局。

頂層設計是關鍵
國家能源高鋁煤炭資源開發利用重點實驗室的技術開發路線已經從過去的粉煤灰綜合利用項目調整為現在的以粉煤灰為載體,形成有色冶金、造紙塑料、化工、建材、道路、生態修復等多個方向。
導讀: “高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯產不僅僅是傳統意義上的粉煤灰綜合利用項目,而是要以這個項目為基礎,形成粉煤灰全組分循環利用的產業鏈?!憊夷茉錘唄撩禾孔試純⒗彌氐閌笛槭抑魅嗡錕∶窠檣?。

煤炭是我國最主要的化石燃料,煤中蘊藏的大量無機元素通常被當作灰分或有害物質,而通過科技創新能夠把煤中無機組分轉化為各類有用產品,實現煤炭從燃料向基礎原料的轉化。
提煉氧化鋁、活性硅酸鈣之后,剩下的就是硅鈣渣。正常生產過程中,每提取一噸氧化鋁需要使用粉煤灰2.5噸左右,產生硅鈣渣2.2到2.7噸。“因為燒結法中需加入石灰石,所以提取一噸氧化鋁產生硅鈣渣的量與使用粉煤灰的量基本相當。”孫俊民釋疑道。
利用高鋁粉煤灰生產氧化鋁,對我國鋁業健康發展和環境?;ひ庖逯卮?。但孫俊民帶領的國家能源高鋁煤炭資源開發利用重點實驗室并沒有將目光囿于單一項目開發,而是力求將粉煤灰全組分資源化利用。
“資源的綜合利用一定是在一個區域范圍內,多種資源協同利用,這是循環經濟的重要組成部分。”孫俊民舉例粉煤灰用于生態修復的課題時說,“利用粉煤灰、硅鈣渣、脫硫石膏、城市污泥等資源進行鹽堿地改良、沙漠化治理,才可能徹底解決內蒙古的固廢問題,不論怎樣利用,針對我國西北大型煤電基地,大量固廢最后都要回到土壤。”
硅鈣渣最早被用作生產水泥,但還需利用電石渣脫除硅鈣渣中的堿,雖然技術可行,但成本較高,經濟上走不通,硅鈣渣不脫堿怎么利用?
目前,我國每年生產1億噸紙張。在傳統的造紙工藝中,原料中至少含有80%的木漿,而我國木漿大多從俄羅斯、加拿大進口,對外依存度已超過70%,且價格昂貴。
2003年以來,科研人員發現,在內蒙古中西部和山西北部的部分煤田,蘊藏著豐富的高鋁煤炭資源。這種高鋁煤燃燒產生的粉煤灰,氧化鋁含量在38%~50%,開發價值很高。此后國內的很多企業、科研機構聞風而動,紛紛進行技術開發和產業化探索。而大唐國際能夠實現產業化,孫俊民有3個體會。
為了鼓勵企業綜合開發利用高鋁粉煤灰資源,2011年以來,國家發展改革委專門制定了《關于加強高鋁粉煤灰資源開發利用的指導意見》。同年3月,國家發展改革委在產業結構調整指導目錄中,又把高鋁粉煤灰綜合利用列入鼓勵類行業條目。
孫俊民同時提出,生態修復的項目由于難度大、有滯后性,不能立竿見影。“需要與生態、農業科研單位聯合攻關。成果鑒定之后還要依靠政府協調,科技、環保、農業、生態等部門結合推廣,力爭實現政府、企業、資本的力量聯合推動。”

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  煤,除了發電和制備煤化工產品,還與我們的日常用品密切相關。在走訪了國家能源高鋁煤炭資源開發利用重點實驗室及內蒙古大唐國際再生資源開發有限公司之后發現,在一張雪白的辦公用紙上、一袋清新潔凈的洗衣粉里都有可能找到煤的影子,因為這些產品當中都可以加入從粉煤灰中提取加工的化工填料。
針對高鋁粉煤灰預脫硅過程產出的活性硅酸鈣,研發人員將其在市場應用方面進行了許多創新,最典型的例子就是造紙。
“塑料在生產過程中被加熱,排放揮發性有機物,添加的活性硅酸鈣可以吸附揮發的有機物,從源頭減排污染氣體?;钚怨杷岣蘋鼓芨慕芰閑災?、提高力學強度及抗老化性、節約樹脂。”孫俊民說。
多年來對環保與資源綜合利用的產業實踐與探索,日益強化了孫俊民對傳統產業的憂患意識。從環境?;び胱試吹惱鉸源⒈附嵌?,他建議,我國應對有限的寶貴鋁土礦資源實行?;ば曰蠆糠窒拗菩鑰?,氧化鋁的原料來源應以進口鋁礦和高鋁粉煤灰為主。
要有機地把十幾個行業組成循環的全產業鏈,孫俊民寄希望于當地“十三五”的發展規劃及其有效落實:“要遵循國家倡導的調結構、轉方式,從循環經濟的高度進行頂層設計,從產業全生命周期的角度規劃路徑。”
“高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯產不僅僅是傳統意義上的粉煤灰綜合利用項目,而是要以這個項目為基礎,形成粉煤灰全組分循環利用的產業鏈。”國家能源高鋁煤炭資源開發利用重點實驗室主任孫俊民介紹。
其次是接地氣。工藝技術借鑒行業相關經驗,在原有鋁土礦生產氧化鋁技術基礎上進行了大量創新和改進,從設計到設備選型、工藝路線的確定與生產管理等都有一定的產業基礎可供借鑒。
從燃料到基礎原料
最后是信心堅定。從發現高鋁粉煤灰至今,大唐國際一直致力于相關技術開發與產業探索,攻克了一個又一個生產技術難關,在粉煤灰利用產業方向上總投入超過80億元,尤其在當前鋁產品價格大幅下跌、市場低迷的外部環境下,粉煤灰提取氧化鋁多聯產示范在節能降耗與副產品應用方面取得了一系列新的突破。
首先是得益于研究機構和企業共同開發的模式。大唐國際與清華大學從技術開發源頭合作,協同創新,實現了工藝設備流程、生產成本與市場的有機融合,一切技術路線不是紙上談兵,而是在合作機制上瞄準產業化。
據介紹,該項目達產以來運行平穩,每月可產氧化鋁1.67萬噸,產品質量、能耗、物耗等指標也達到設計要求。目前,每噸氧化鋁的車間生產成本與燒結法生產氧化鋁基本持平。
“高鋁粉煤灰提取氧化鋁多聯產技術,目前已經實現產業化。”孫俊民介紹說,大唐集團于2008年興建了年處理50萬噸高鋁粉煤灰的產業化示范項目,設計年產氧化鋁20萬噸。該項目于2013年10月達產,大唐國際再生資源開發有限公司成為國內外唯一商業化運行的高鋁粉煤灰提取氧化鋁企業。
氧化鋁提取已實現產業化
“粉煤灰的綜合利用并不是一件新生事物。”孫俊民說。在上世紀80年代全國第二屆粉煤灰綜合利用大會上,原國家計委副主任葉青就提出,粉煤灰做建材仍屬大宗常規利用,粉煤灰利用的探索重點應放在提取鋁等有價元素方面。