浅析中国铝业中州分公司大力发展矿业循环经济的主要途径

1. 浅析中国铝业中州分公司大力发展矿业循环经济的主要途径

摘要：本文总结了中国铝业股份有限公司中州分公司以被列入国家首批循环经济试点单位为契机，以科技创新为先导，倡导节能减排，大力发展矿业循环经济的主要做法。
关键词：循环经济试点企业；矿业循环经济；强化烧结法；选矿拜耳法；清洁生产；尾矿
中国铝业股份有限公司中州分公司（以下简称“中州分公司”）是中国铝业股份有限公司下属氧化铝生产企业，是我国铝工业产业政策规划优先发展的铝工业基地。主要产品为冶金级氧化铝和化学品氧化铝。目前冶金级氧化铝年产量180万吨，年消耗铝土矿360万吨左右。
近年来，中州分公司牢固树立“消除浪费无极限”和“铝工业无废物”的理念，大力发展循环经济，以科技为支撑，以降本为重心，以标准化管理为平台，以群众性参与为源泉，倡导节能减排，持续推进降本增效。2005年10月，中州分公司作为氧化铝行业的惟一代表，被列入国家首批循环经济试点企业名单。这更加坚定了中州分公司坚持以人为本、落实科学发展观，创建资源节约型企业的信心和决心。
循环经济是一种“资源→产品→再生资源”的经济增长模式，是以资源的高效利用和循环利用为基本特征的社会生产和再生产活动，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统粗放型经济增长模式的根本变革，是建设节约型社会的重大举措，体现了以人为本、可持续发展的本质要求，党和国家已把发展循环经济摆上了重要议事日程。
在新形势下，尤其是和中州分公司一样的典型资源消耗型企业，要实现中铝公司“创建世界一流企业，打造中铝公司百年老店”的目标和可持续发展，就必须把发展循环经济，特别是大力发展矿业循环经济作为一项十分紧迫而又重要的战略任务，坚持不懈地抓紧抓好。
一、发展矿业循环经济是中州分公司可持续发展的必然选择
我国具有较丰富的铝土矿资源，迄今已探明保有储量为23 亿吨，列居世界第四位，具备发展氧化铝工业的资源条件。由于我国的铝土矿与国外的不同，绝大部分属于高铝、高硅的一水硬铝石型，80%以上的铝土矿铝硅比（A/S）在5～8之间，因此不能采用国外普遍采用的较为经济的常规拜耳法生产氧化铝。基于我国铝土矿的特点，几十年来我国采用和开发了碱石灰烧结法和混联联合法氧化铝生产工艺，并取得了碱耗低和氧化铝实收率高的成就，对发展我国铝工业作出了重要贡献。目前，这两种方法已成为我国氧化铝的主要生产方法，其生产能力占全国总生产能力的90%。但是，这两种生产方法与国外处理高品位铝土矿的常规拜耳法比较，存在着以下缺点：
一是生产能耗高。每吨产品的综合能耗是国内外拜耳法生产厂的2～4倍。在制造成本中，能耗费用占 50%左右，因而使生产成本居高不下。1998年每吨产品经营成本全国平均176美元，比国外约高36美元。
二是工艺流程长，建设投资大。对于大、中型氧化铝厂建设工程来说，混联法单位产品的建设投资比常规拜耳法高20%以上。
三是随着我国铝土矿品位的逐步下降，现有的混联法厂的技术经济指标将逐步恶化，制造成本将相应提高。
四是近几年我国民营氧化铝企业异军突起，建设项目过多，矿山开采无序、过度。同时，受生产工艺的限制，对铝土矿采富弃贫现象严重，使得铝土矿资源更趋紧张。
上述缺点不利于我国氧化铝工业的进一步健康、可持续发展。随着能源价格的不断上涨和铝土矿品位的逐年下降，这种制约将变得日趋严重。
另据河南省国土资源厅的统计资料显示，截至2005 年底，河南铝土矿资源储量为6.98亿吨。从理论上讲，按河南省氧化铝的最终产能0.1亿吨/年，铝土矿单耗2.5计算，需铝土矿量0.25亿吨/年，其他非铝行业需铝土矿量0.05亿吨/年，共需铝土矿量0.3 亿吨/年计算；铝土矿开采按回采率60%计算，需消耗铝土矿资源储量0.5 亿吨/年。为此，粗略估计河南铝土矿资源的服务年限为6.98/0.5=13.96年。
由此可见，转变传统生产工艺方式，大力发展矿业循环经济，加快建设节约型企业，走节约资源、保护环境、人与自然和谐相处的发展路子势在必行，这是中州分公司可持续发展的必然选择。为从根本上改变当前氧化铝工业的状态，中州分公司一方面以理论研究为基础，通过调控生产过程中铝硅的反应行为，提高过程物料中含铝量，实现对烧结法的系统强化和创新。另一方面，积极推进选矿拜耳法生产氧化铝新技术项目的产业化。同时，中州分公司大力开展节能减排，清洁生产，尾矿、赤泥的再利用等工作，以实现铝工业的可持续发展，构建和谐社会。
二、中州分公司发展矿业循环经济的主要做法
中州分公司始终坚持走产学研联合与自主创新相结合的路子，以资源循环利用、环境保护、工艺设备改进等降本增效的难点作为科技攻关的重点。近年来，先后获得200 多项科技成果，其中有20 多项属国内外首创。有32 项科技成果通过省部级鉴定，13 项获省部级二等奖；申报专利50 余项，其中40项被国家知识产权局受理，26项授权。该公司承担的国家高技术产业化示范工程项目“30万吨/年选矿拜耳法生产氧化铝新技术产业化示范工程”和强化烧结法氧化铝生产工艺的成功开发和工业应用，引起了国内外同行业的高度关注。其中，强化烧结法新工艺被国内知名专家称为是我国氧化铝生产理论的一场技术革命，并荣获第八届中国专利金奖和国家科技发明二等奖；选矿拜耳法高新技术的产业化实施，开创了世界上将选矿技术应用到氧化铝生产的先河，为我国中低品位一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝找到了一条技术可靠、经济合理的新型工艺路线；后加矿增浓溶出项目开创了氧化铝行业在一条生产线上同时应用一水硬铝石和三水软铝石的先河。这三项技术目前已成为中铝公司氧化铝生产的核心技术，并被国内权威人士公认为我国氧化铝未来发展改变资源状况、发展矿业循环经济、提高核心竞争力和保证我国氧化铝可持续发展的重大关键技术。
（一）改进传统工艺，降低资源、能源消耗
烧结法生产氧化铝工艺是生产氧化铝最古老的工艺，存在能耗高、流程长、成本高的缺点。为改进该工艺，中州分公司与中南大学合作，利用先进适用技术改造提升传统产业，取得了“强化烧结法生产氧化铝新工艺”，并先后实施了产业化和改扩建项目，较传统烧结法年增产30 万吨，烧结法氧化铝工艺能耗由1999 年的1821 千克标煤降至目前的1061 千克，能耗降低了41.7%，仅能源消耗一项，年可节约标准煤69 万吨，年创经济效益超过1亿元。中州分公司还围绕“强化烧结法生产工艺”的消化与吸收，通过全流程的技术攻关，使熟料窑运转率由原来的不足90%提高到95%以上，窑台时产能从原来的58吨提高到63吨，窑龄由原来的不足120天提高到平均200天以上，从而使7 台熟料窑年产氧化铝约105 万吨左右，系统生产能力提高了50%以上。同时，中州分公司先后投入2000 余万元，对熟料窑电收尘、热电锅炉除尘器、全厂工业废水零排放等环保项目进行了改造，特别是利用国外先进技术，使熟料窑电收尘的外排尘量降低40%以上，大大低于国家规定的排放标准，年回收碱725吨、水200万吨，万元产值污染物排放总量减少200%以上。
（二）积极研发新工艺，提高铝土矿资源经济服务年限
该公司围绕国家“九五”重点科技攻关课题———“选矿拜耳法生产氧化铝新工艺”开展攻关，并对工艺进行不断完善，先后取得了“选择性磨矿”、“双流法溶出”、“选矿—拜耳法新工艺关键技术装备研究开发及产业化应用”等多项科技成果。其中，“选矿—拜耳法新工艺关键技术装备研究开发及产业化应用”获中国铝业公司第二次科技大会惟一的一项科技进步一等奖。该工艺于2004年投入生产实践后，选矿拜耳法系统供矿铝硅比从传统的10 以上降至5.7 左右，为我国低品位一水硬铝石型铝土矿资源的充分利用开辟了一条有效途径。据测算，通过应用选矿拜耳法新工艺，我省现在铝土矿资源经济服务年限可提高3倍以上。选矿拜耳法新工艺与国内主要采用的混联法相比，建设投资可节省15%～20%，生产成本可降低10%，生产能耗可降低50%。同时，中州分公司应用了拜耳法溶出器后加矿增浓技术，在最后一个溶出器中加入国外的三水软铝石，生产能力将在少量增加投资的情况下，提高6万吨，使热能得以充分利用，不仅提高了产能，而且有利于生产砂状氧化铝，使氧化铝单位投资比常规投资节约50%。该项目于2006年9月30日已一次投料试车成功。
（三）开发高附加值产品，优化产品结构，梯级利用资源
为充分利用烧结法生产氧化铝的资源优势，实现资源梯级利用的产业链。中州分公司不断加大化学品氧化铝的开发力度，先后自主开发了干白氢氧化铝、超细氢氧化铝和高白氢氧化铝三大系列10余种高新产品。其中，SH—M75干白氢氧化铝被认定为国家级新产品，超细、高白氢氧化铝被认定为河南省高新技术产品。产品不仅具有高附加值优势，而且还具有环保优势。其原料来自氧化铝生产中间的溶液，而生产化学品氧化铝的废液可以返回氧化铝生产，因此生产过程不产生任何污染，而且可降低氧化铝生产成本，这是单独的化学品氧化铝厂无法比拟的。化学品氧化铝的开发，使分公司的经济活动成了一个“资源———产品———再生资源”的反馈式流程，物质和能源在经济循环中得到合理和持久的利用，从而使“减量化、再利用、再循环”成为现实。目前，化学品氧化铝生产规模达到了年产13万吨的水平，产品白度一般均在94%以上，年出口创汇超过900万美元。
（四）推进替代技术，循环利用能源
在推进替代技术方面，分公司不断完善强化烧结法、选矿拜耳法、高温双流法溶出、块煤代焦等先进技术及工艺；在推进减量技术方面：不断改进氧化铝间接加热脱硅、母液管式降膜蒸发、高效CO2压缩机等新设备的技术条件，使母液管式降膜蒸发技术首次应用于烧结法系统，使蒸汽消耗显著降低。
（五）实施清洁生产，综合利用资源
分公司先后投入4000余万元，对熟料窑电收尘、热电锅炉除尘器、工业废水零排放等环保项目进行改造，并积极推进再利用技术。目前已实现了水（工业废水零排放、赤泥回水、灰渣回水和蒸发回水的再利用）的多次利用；热的梯级利用（高压蒸汽发电、中压蒸汽溶出、低压蒸汽蒸发、乏汽用于加热）；不仅实现工业废水零排放，而且每年回收碱700 余吨，水200万吨。
（六）积极围绕选矿尾矿、灰渣、赤泥的综合利用开展科技攻关工作，延伸矿业循环之路
2003年，选矿拜耳法氧化铝生产新工艺在中国铝业中州分公司成功地实现了产业化生产。随着中州分公司对选矿拜耳法工艺技术的不断深入研究和二次开发，该工艺的各项经济技术指标不断优化，氧化铝生产成本不断降低，其技术优势越来越显著。
作为一项创新工艺，选矿拜耳法同时也带来了一个新的课题：与常规拜耳法只有赤泥一种废弃物相比，选矿拜耳法又多了一种废弃物———铝土矿浮选尾矿。随着中州分公司选矿拜耳法两条生产线持续稳定地运行，浮选尾矿的总排放量也越积越多，对中州分公司现有尾矿库的长期稳定运行造成极大的压力。因此，解决铝土矿浮选尾矿的安全堆存和资源化利用问题成为选矿拜耳法产业化实施后亟待解决的重要难题。
铝土矿浮选尾矿的资源化开发利用是一个新兴的课题，也是一个技术难度较大的课题，既要从中获得较好的经济效益，又要尽可能实现浮选尾矿的零排放。对铝土矿浮选尾矿综合利用技术进行开发，不但能丰富和完善铝土矿浮选尾矿资源化利用技术的内涵，促进新产业链的形成，建立新的经济增长点，还能有效地降低浮选尾矿堆存过程中的环境和安全风险，实现铝土矿浮选尾矿的零排放。具有资源、环境和生态效应，对我国氧化铝生产企业实现循环经济、良性发展、提高经济效益具有重要的现实意义。
中国铝业公司、中州分公司对铝土矿浮选尾矿的安全堆存和资源化利用问题非常重视，在选矿拜耳法在中州分公司产业化伊始，就组织科技力量对此展开科技攻关。两年来，经过中州分公司科技人员的不懈努力，《铝土矿浮选尾矿膏体堆存技术研究》完成了全部研究内容，创新性应用膏体技术处理浮选尾矿，确立了以浮选尾矿浆液、配入基料、胶凝激发剂，按一定比例混合形成有一定强度的易胶结膏体，形成了铝土矿浮选尾矿的膏体胶结堆存的技术。目前，该项技术已在中州分公司进入产业化实施阶段。《铝土矿浮选尾矿制取低温陶瓷木材技术研究》在2005～2006 年完成了项目规定的全部研究内容，成功地开发出了铝土矿浮选尾矿制取低温陶瓷木材技术、铝土矿浮选尾矿制取仿石材技术、铝土矿浮选尾矿制取水泥混合材技术。《铝土矿浮选尾矿制取铝硅合金研究》在2006 年已在浮选尾矿除铁技术上有较大突破，铝土矿浮选尾矿制取铝硅铁合金研究正在进行中。
目前，灰渣干法堆存方案的可研报告已通过专家审查，2007 年年底前可实施完毕。尾矿及赤泥综合利用方案已与相关院校合作开展攻关。
矿产资源是不可再生资源，日益紧张。所以，围绕创建资源节约型企业，降低生产成本、实现工业废弃物资源化利用、发展矿业循环经济、提高产品产量和改善产品结构，从而提高企业竞争力，是类似中州分公司一样的高能耗资源消耗型企业义不容辞和责无旁贷的责任。