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按SiO2系数为1.9加入进行扩大试验,得到溶出赤泥A/S为0.74,X/S为0.24的较好溶出结果。
1.5我国铝工业的资源综合利用与环境保护概况
1.5.1我国铝矿石开采中的资源的综合利用与环境保护
铝矿石的开采为铝冶金工业生产提供原料—铝土矿。铝矿石的开采,特别是民采矿石,不可避免地会引起矿区周围的生态环境变异,造成植被毁坏、水土流失、固体废弃物乱堆放、地表塌陷等环境破坏。民采矿石由于采富弃贫和回采率低,对铝资源造成严重破坏,一方面使得残留的部分矿石整体品位降低,另一方面使后续矿石在回收过程中采矿品位严重贫化而达不到氧化铝生产的供矿品位要求。
目前,我国铝矿开采中正加大环境保护与资源的综合利用。国家正强化矿产资源与环境保护方面的法规,要求企业大力开展综合利用,发挥国土资源的综合效益,并执行国务院《土地复垦规定》,开采铝矿石时,进行分层开采,分级选矿,综合利用。中国铝业公司广西分公司(原广西平果铝业公司) 十分重视铝矿石(铝土矿) 开采过程中的环境保护和资源的综合利用。在铝矿区复垦技术研究与应用中取得良好成效, 1500 多亩矿山采空区经过工程复垦、生物复垦,废墟变成了良田沃土。
1.5.2 我国氧化铝生产中的资源的综合利用与环境保护
氧化铝生产中存在的污染物主要为赤泥和工业废水。
赤泥是氧化铝生产过程中伴随产生的一种红褐色粉泥状含水的强碱性固体废弃物,每生产1t 氧化铝就副产0.7~1.8t赤泥。据统计,世界上氧化铝工业每年产生的赤泥超过7000万吨,而2009年中国的赤泥产生量就超过了2000万吨,并呈逐年增加之势。多年来,各大氧化铝厂已经积累了大量的赤泥,不仅占用了大量土地,耗费较多的堆场建设和维护管理费用,而且对周围环境也构成极大的潜在威胁。赤泥为碱性物质,易碱化土地,污染地下水,严重危害人们健康。在伴随氧化铝成品的生产过程中,赤泥中富集了大量的有用元素(铁、钛、稀土等)。赤泥的堆存不但占用大量的土地, 构成极大的环境威胁,还使赤泥中的许多可利用成份不能得到合理利用,造成了资源的二次浪费,因此对赤泥进行综合利用的
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研究已成为迫在眉睫的问题。
近年来,我国一直重视赤泥的综合利用技术的研发工作,围绕赤泥的资源化利用及无害化处理两大主题展开了多领域、多学科的技术研究,取得了一些研究成果:主要是在赤泥的安全堆存与复垦,有价金属的提取回收,生产水泥、赤泥粉煤灰烧结砖、微晶玻璃、低温陶瓷胶凝材料,以及一些新型建筑材料、环境修复材料等方面。
另外,氧化铝生产中的废水由于含碱高,必须回收、净化后循环使用,以便回收碱和保护环境。如平果铝就将氧化铝生产中的废水收集到工业污水处理站处理后,一部分循环使用,另一部分排送到热电锅炉灰渣坝,与灰渣回水(呈酸性) 混合,再用于洗涤锅炉烟气,这样,既杜绝了含碱废水污染环境,又明显提高了锅炉水膜除尘器的脱硫效果。
尽管现阶段我国铝冶金工业生产在环境保护与资源综合利用中已经取得了很大的成就,但还存在一些不足之处,需要不断改进。如进一步加强铝矿山开采的矿窿回填、矿区土地复垦及生态环境恢复工作;加大氧化铝赤泥的综合利用,直至消化全部赤泥,免建赤泥坝;充分利用含碱废水,实现零排放;铝电解烟气完全无害排放并能充分利用其成分生产铝;铝电解固体废渣的减量与无害化处理等。这样将使铝冶金工业达到环境保护要求,实现铝资源的综合利用与铝冶金工业可持续发展。
1.6 我国铝工业的可持续性发展概况
1.6.1 中国铝工业可持续发展面临的主要问题
过去10多年来,中国铝工业有了长足的发展,产量快速增加,技术进步显著,装备水平提高,企业改革深化、竞争力逐渐增强,已成为世界铝工业大国。但从铝工业大国成为铝工业强国,中国铝工业还有很长一段路要走,特别是如何走好可持续发展之路,尚面临一些突出问题:
(1)铝土矿资源勘探程度低,储量保障程度差。我国铝土矿资源中勘探程度高且具有经济意义可开采利用的储量只占总查明资源储量21.5%,而勘探程度低经济意义不确定的资源量偏多,占总量的71.5%。发展氧化铝的资源保障程度不高。另外,我国铝土矿储量仅占世界总储量的约2.4%,而铝土矿的年开采量
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却占世界总年开采量的8%,资源保障程度将会越来越差。
(2)民采矿发展过滥,资源破坏和浪费严重。随着各行业对铝土矿需求量的不断增加,民采矿不断进入一些国家规划矿区和大中型矿区进行开采,加之监管不力,出现了乱采滥挖、采富弃贫现象,资源浪费和破坏严重,使铝土矿储量快速减少,给我国本来较差的铝土矿储量保障程度雪上加霜。
(3)铝土矿资源品质差,加工处理难,能耗大,成本高。我国铝土矿几乎全为一水硬铝石,高品位矿储量较少。开采条件差,坑采储量约占储量的60%。我国氧化铝的平均能耗35GJ/吨左右,约为世界平均能耗的两倍。
(4)电解铝能源保障程度低,电价高,抗风险能力差。目前我国735万吨电解铝产能中,有自备电站和铝电联营协议的产能只有280万吨,占总产能的38%,而国外的这一比例高达60%以上。由于近年我国电力供应状况紧张,许多新建电解铝产能因缺电无法投产,有些电解铝厂被迫停槽限产。
(5)再生铝技术落后,企业太多,规模太小。再生铝的关键技术是熔炼。我国目前75%的废铝是采用上世纪二三十年代的传统工艺的地坑加坩埚或反射炉熔炼,熔炼技术落后。目前我国有再生铝生产厂家3000多家以上,平均产能不到500吨/年,仅为国外204家再生铝企业平均生产能力的1.3%。
(6)产业集中度低,产品结构不合理。我国主要氧化铝厂年平均规模仅90万吨,而国外超过100万吨的氧化铝厂占全球产量的70%;我国130多家电解铝厂平均生产规模只有约4万吨,而国外电解铝厂的平均规模为20万吨;我国铝加工企业多达1300多家,规模在1万吨以上的不到30家,而国外规模多在30万吨以上。我国氧化铝自给量只有50%左右,每年消费的约40万吨高精度铝板带全部需要进口。
1.6.2 中国铝工业可持续发展的战略和主要途径
一、中国铝工业所面临的战略任务是:通过可持续发展,实现由铝工业大国向铝工业强国的转变。其实质是对中国铝工业的发展方式转变提出了要求——要从高耗资源、高耗能源的粗放型方式向节能降耗、资源节约型方式转变,也就是从传统工业的线性经济增长模式向现代工业的循环经济模式转变。
二、根据科学发展观的要求,借鉴世界铝工业强国的发展经验,要实现我国铝工业由大到强的转变,必须按照新型工业化道路和要求,坚持发展与调整并举,
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在发展中优化结构,在结构调整中保持快速发展,依靠体制和技术创新,转变增长方式,提高资源保障程度,增强产业集中度,全面提升中国铝工业的竞争力。为此,应采取以下主要途径:
(1)采取多种形式积极开发海外铝土矿资源党的十六大已经确定实施“走出去”的发展战略,充分利用国外资源和市场,提高国际化经营程度和全球资源配置能力,增强国际竞争能力。目前,应积极加快海外铝土矿资源的开发,已确保我国铝工业可持续发展。
(2)加大国内铝土矿资源的勘探力度,提高铝土矿资源储量升级各级政府要加强对铝土矿资源的保护性开发,统筹规划,统一管理,严禁乱采滥挖,尤其要加强对民采矿和地方新建氧化铝厂的管理,有效改变采富弃贫的状况,坚决禁止规划外的氧化铝项目的建设,合理有效利用国内铝土矿资源,提高铝土矿资源的保障程度,确保我国铝工业的可持续发展。
(3)加强技术攻关,采用新工艺,提高国内铝土矿资源利用率。基于我国铝土矿的特点,我国几十年来一直采用自主开发的碱石灰烧结法和混连联合法氧化铝生产工艺。近年来我国分别研究出了选矿拜尔法、石灰拜尔法、串联法等氧化铝生产新工艺。这几种方法的共同点是均可以处理中低品位的铝土矿,从而起到合理利用资源的效果,同时又可以达到投资省、节约能源的目的。去年初,我国第一条30万吨/年选矿拜尔法氧化铝生产线已经在中铝中州分公司建成投产,80万吨/年石灰拜尔法生产线也已经中铝山西分公司开工建设。这两条生产线的建设,将为我国今后氧化铝厂的工艺改进起到示范作用。今后几年,氧化铝科研机构和生产企业应积极探讨串联法等其他适合我国中等品位一水硬铝石的新的氧化铝生产方法应用的可能性,在提高资源利用率的同时,努力降低氧化铝生产成本。
(4)积极利用废铝资源,提升再生铝技术扩大规模。目前,全球再生铝的产量已达到全铝产量1/4,增长速度超过原铝产量的增长速度。世界发达国家的铝消费中,再生铝约占1/3。中国废铝再生利用起步较晚,在废铝回收体系、回收率、回收技术装备水平、产品质量等方面与发达国家相比差距较大。随着近年来我国铝消费量的快速增长,尤其是铝在我国使用寿命较短的交通运输、包装业等领域的广泛应用,我国再生铝在消费领域中将会占有较大的比重。
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(5)发展再生铝,关键是技术、结构和政策。要走引进和自主开发并举的技术路线。西方发达国家的熔炼技术和设备已相当成熟,应有选择性的大胆引进,达到尽快提高再生铝产品质量和档次的效果。同时在引进、消化的基础上,积极开发具有我国自主知识产权的技术和设备,以服务于快速发展的再生铝工业。其次要鼓励有技术、有资金、有市场的大型铝业公司积极投资建设高起点的再生铝项目。2003年1月1日起已实施的《中华人民共和国清洁生产促进法》,国家正在加快《循环经济促进法》的立法进程,这些都将为我国再生铝的发展提供了法律的政策保障。
(6)加快电力建设和铝电联营,提高电解铝竞争力和抗风险能力。目前电力短缺已经严重影响到电解铝工业的发展,2004年约有75%的电解铝厂出现亏损,一旦这些亏损企业全部倒闭,将给我国铝工业和社会稳定带来不可估量的影响,严重影响我国铝工业的可持续发展。因此,一方面加大我国电源点的建设速度,另一方面要积极支持铝电联营和电力直供,提高自供电比例,在确保电解铝有稳定可靠的电力供应的同时,降低电力成本,提高电解铝的成本竞争力和抗风险能力,确保我国铝工业的可持续发展。
(7)加快铝工业产业结构调整,重点培养具有较强国际竞争力的大型铝业公司。随着我国加入WTO和我国铝消费市场的巨大潜力,国际跨国铝业公司纷纷将目光转向中国,中国企业规模相对较小,竞争力较弱,很难分别应对国际大型跨国公司的竞争。因此,我国必须加快铝工业产业结构调整,通过合并、联合等多种多形式,重点培养具有较强国际竞争力的大型铝业公司,增大企业规模,完善产业链,扩大规模效益和产品竞争力,提高我国铝工业的抗风险能力和国际竞争力,以便在日趋激烈的市场竞争中获胜,确保我国铝工业健康、稳定和可持续发展。
1.6.3我国铝工业可持续发展的方向 一、生产技术上的发展的方向
当前,我国氧化铝生产技术的发展趋势有:(1)一水硬铝石型铝土矿的浮选新工艺;(2)拜尔法高浓度铝酸钠深出浆液高效分离技术及高分解率生产技术研究应用;(3)高浓度碳酸化分解生产砂状氧化铝技术;(4)高效低耗硅渣处理技术及新型高效化学添加剂的开发应用。