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(5)尾矿、赤泥、炉渣固体废弃物资源化技术
历年堆存的尾矿、赤泥和炉渣数量巨大,2004年新产生固体废弃物1.3亿吨以上,仅利用了2200万吨,占总量的17%,利用率甚低。为了较多利用固体废弃物,转化为有用产品、使之成为资源,要加强老尾矿综合利用技术,回收其中的硫及有色金属;大力研究开发尾矿、赤泥、炉渣生产筑路材料、矿山充填材料和建筑材料等技术。
(6)氧化铝生产流程模拟、仿真与优化技术
通过对生产过程的分析、建模和优化,特别是对我国铝土矿资源复杂、工艺特色明显的氧化铝生产具有重要意义。其主要关键技术有:物料流和能量建模技术;关键工艺指标和参数的软测量技术;各分工序的工艺模型与优化技术;全流程模型集成与优化技术;数据处理与计算技术;软件开发与仿真技术。项目的目标是开发“桌面氧化铝生产与指挥系统”,并应用于实际。 (7)铝冶炼重大节能技术
我国铝冶炼工业的综合能耗与国际先进水平相比,尚存在一定的差距,如何通过简化和缩短生产流程、提高氧化铝生产中的循环效率和产出率、进一步降低电解综合电耗等,是我国铝工业在今后相当长的时期里需要持续开发和改进的重大关键技术。重点开展拜耳法高浓度铝酸钠溶出浆液高效分离技术及高分解率生产技术研究、高浓度碳酸化分解生产砂状氧化铝技术、高效低耗硅渣处理技术以及新型高效化学添加剂的开发应用,氧化铝综合能耗降到800kg标煤/t-Al2O3;重点开展提高阳极电流密度、物理场仿真、电解槽结构与参数优化、低温电解等技术研究,电流效率提高到94%以上,吨铝直流电耗13000kwh,达到世界领先水平。
二、开拓国外铝土矿资源及原料市场
今后我国铝工业可持续发展遇到的首要瓶颈问题可能就是资源的制约。当今经济全球化是世界经济发展的大趋势,资源领域的国际合作在不断拓展。采取充分利用国内外两种资源的方针,实施“走出去”战略,实现资源全球范围的优化配置,有利于中国铝工业的可持续发展能力。在2006年9月7日国务院总理温家宝主持召开的《铝工业发展专项规划》及《铝工业产业发展政策》讨论会上也明确指出:要抓好充分利用国内外两种资源,建立稳定的铝工业资源供给保障体系。
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三、重视国内外废铝资源利用及再生铝产业
铝是最具回收和再生价值的金属。椐估算,2005年世界废铝资源约16200 kt.也形成了全球相同的再生铝产量。发达国家再生铝占原生铝的比例平均30.9%,其中日本99.5%(为其原铝厂量的194倍),意大利75.6% ,美国52.4%,德国50.6%。2005年国内废铝料产量1200 kt,出口1 kt,进口l 687 kt,净进El废铝1686 kt.从2005年开始,我国废铝回收将进入高速增长阶段,预计年递增l6%以上。据测算, 2010年我国废铝还可再积蓄约43000 kt。到2020年中国对甜1合金需求将达到6000 kt/a,废铝需求将达到5500 kt。原国家经贸委、计委等八大部委联合发布的《关于加强发展环保产业的意见》明确以“三废”综合利用、再生资源回收利用为重点的资源综合利用环保产业,作为新的经济增长点,纳入国民经济和社会发展计划及远景目标优先发展。这为再生铝工业的发展提供了坚定的政策保障。因此.建议积极促进国内外废铝资源的利用及再生铝产业发展.以其为“绿色环保工程”加以扶持。缓解铝产业面临的资源压力和节能减排重任。
四、优化铝产业资源配置及产品结构,促进产业链集约化经营
国内铝工业近年来反复出现了一种“一头热”的恶性循环现象。即由加工热一电解热一氧化铝热一电力热一铝土矿资源热的盲目发展、被动建设方式,这与国家、地方和企业的合理规划布局与统筹调控跟不上形势发展有关。因此.应结合国内铝土矿、能源资源、原料及产品市场的配置特点,按“淘汰升级、挖潜技改和新扩建”合理分区布局建设项目,严格产业准入标准的监控,避免中小型原铝生产企业遍地开花,生产分散导致规模效益差,产品竞争力削弱。同时支持产业链集约化经营的骨干企业做强、做精,并积极促进铝电联营.规避资源、原料、价格带来的抗风险能力不足。
五、强化环保意识,实施节能减排与综合利用
原铝生产工业历年来被认为是“三高”(高消耗、高能耗、高污染)粗放型行业,加之我国人口众多,资源相对贫乏,生态环境脆弱,导致在资源存量和环境承载力两个方面确实已经不起传统经济发展之路了.高强度的资源消耗和环境污染的折磨,这只能阻碍我国现代化工业发展的进程和人民生活质量的改善。因此,时代的发展迫切需要我们选择循环经济的可持续发展模式。
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六、化学品氧化铝开发与产业化
目前,全世界已开发出各种用途的化学品氧化铝400多个品种,年产化学品氧化铝500多万吨。我国化学品氧化铝品种相对较少,到目前仅有200多个品种,能规模化生产的不足100个。同一个品种下的产品规格牌号少,产品系列化细分不够,不能很好地满足用户和相关技术发展的需要,部分高精尖产品还主要依赖进口。围绕氢氧化铝化学品、铝盐化学品、活性氧化铝和拟薄水铝石、煅烧氧化铝、特种陶瓷、特种耐火材料、高纯氧化铝、纳米氧化铝、氮化铝和氧化铝纤维(晶须)等领域开展原创性技术研究和高技术含量、高经济附加值新产品的开发工作。实现化学品氧化铝品种超过300个,生产技术、产品性能达到同期国际先进水平。
第二章:氧化铝工艺技术作业流程的选择及论证
2.1 氧化铝厂厂址的选择原则
2.1.1氧化铝厂厂址选择的特点和要求
氧化铝厂的主要生产特征是建设投资大、工艺流程长、生产工序多。例如联合法生产氧化铝的工序可多达30余个,各工序间往返物料种类多至七八十种,生产的连续性极强,设备种类繁多。单位产品能耗较大(包括燃料、蒸汽及电力等)。工厂排出的赤泥废渣、污水以及逸入大气的废气中粉尘均含有碱,如处理不当,会危害周围环境。因此,在考虑企业选址问题时应结合其生产特点,充分论证以下问题。
一、工业布局问题
建设一个大型氧化铝企业,对全国工业布局,一个区、一个城市合理发展,各工业区协调发展有重要作用。在考虑其建设时应根据工业布局“大分散,小集中,多搞小城镇”的方针,按“工农结合,城乡结合,有利生产,方便生活”的原则,对氧化铝厂进行合理的厂址选择和合理布局,与工业布局总体规划和城市建设规划相互协调。
二、地质环境因素
1、工程地质:基于氧化铝的生产特点,厂址宜选择较平整的场地,厂区最
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好是一长宽比为1:1至1:2的矩形地区;氧化铝厂厂区场地地基承载力不宜小于0.15 MPa ,厂址避开不良地质地段,尽可能避开古墓、古井、砂巷、淘金等集中地段。
2、水文地质:氧化铝企业建筑物,构筑物基础埋置深度一般为5m~6m。厂址地下水应在建筑物基础底面以下,冬季地下水位,不宜高于冻结深度,以利于减少地下建筑物的工程量,加快建设速度,以提高工程质量。厂址地下水应无侵蚀性,以保证建筑物,构筑物基础和地下工程管线不受腐蚀,节约基建投资。
3、环境因素:氧化铝企业在生产过程中排放大量“三废”,对周围环境易造成污染,除需有完善的“三废”治理工程设计外,必须尽量考虑在主导风向和主要水流的下游位置,安排好“三废”处理场地和废渣排放场地,尽量远离生活区和居住区,可以在不影响生产的前提下适当在工业区布置绿地和景观。考虑工业过分集中对环境的污染,在进行企业布局时正确处理集中和分散关系,使企业均衡分布。
三、原料、辅助材料和燃料因素
氧化铝企业的生产是连续型的,物料吞吐量一般比较大,在生产过程中大量消耗原材料铝土矿、辅助材料和燃料。氧化铝厂生产的原料和辅助材料有铝矿石、石灰石、碱(纯碱或苛性碱)。除碱由化工企业定点供应外,铝矿石和石灰石,一般均由企业自建矿山供给,故应拥有规定品位和服务年限的矿量才能考虑建厂。氧化铝生产中,还要消耗烟煤、无烟煤、重油及煤气,工厂还往往建有自备热电站,供应生产所需的蒸汽和电力。煤气站和热电站也要消耗煤。建厂时必须落实这些辅助材料和燃料供应条件,因此在选择布局氧化铝企业时应充分考虑企业厂址距离铝土矿开采区及辅助材料和燃料供应地的远近。
四、交通运输条件
氧化铝企业属于国民经济支柱产业,消耗原料燃料量大,产品运输量大。因此,运输费用的大小直接影响着产品成本和经济效益,在考虑氧化铝企业的布置时,应考虑企业的工业用地有便利的运输条件。在选择运输方式时,所选的方式应满足企业运输量的要求,并有一定富余能力,满足企业正常生产。氧化铝企业运输量大,运输方式易选用铁路和水运。在考虑运输方式的同时,由于原燃料用量较大,选择氧化铝厂厂址位置最好靠近矿山和燃料基地,以降低运输费用。并应尽可能
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靠近国家铁路干线,便于原、燃料和成品的进出和减少企业的铁路专有线投资。
五、建设条件
1、用水要求:氧化铝企业是大量用水的企业, 生产每吨成品约需水百余立方米,大部分可以循环使用。供水水源应满足既定规模用水量的要求,也考虑企业发展的用水量。水源一般靠近厂区,以缩短供水管长度,节约成本。
2、用电要求:氧化铝企业也是用电量大的企业,在考虑供电电源时,应保证供电电源充足,并保证供电电源的可靠性和持续性。考虑随着厂址距离增加输电线投资的增加,氧化铝企业尽可能选择在供电网经济半径之内。随着工厂建设规模的日益增大,工厂用蒸汽和用电量也越来越大。近年来建设的氧化铝厂均建设自备热电站,同时供应蒸汽和电力。自备热电站应与地区供电系统并网,以便互相调剂用电负荷。
2.1.2厂址的地理位置及概述
本设计选择厂址在清镇。清镇位于贵州省中部,距省城贵阳22公里。清镇市气候温和湿润,能源、矿产丰富,具有丰富的高A/S铝土矿,也有A/S很低的普铝矿。境内有贵黄高等级公路、贵州省目前为止最好的,也是标准的第一条双向6车道高速公路——清-镇(贵阳清镇-安顺镇宁)高速,以清镇作为起点,并
穿境而过,另外321国道、320国道、站织公路和湖林铁路支线在境内纵横交错; 其次,清镇境内具有多家大型发电厂。贵州清镇发电厂是建于70年代的火力发电厂,总装机容量为658MW,年发电近8亿千瓦时。东风发电厂位于贵州省清镇市和黔西县交界处的鸭池河段上,总库容10.25亿立方米,总装机容量510MW,设计年发电量24.2亿千瓦时,属国家大二型企业,是贵州电力系统中的骨干电厂。红枫发电总厂是贵州省电力公司所属的国家大二型水电企业。
因此,综合考虑各方面的主要因素,清镇对于建设氧化铝厂是非常有利的。
2.2 各种氧化铝生产方法原理、优缺点及其应用范围简述
2.2.1氧化铝生产方面概述
氧化铝生产过程就是从铝矿石中提取氧化铝使之与杂质分离的过程。 自然界中的铝土矿及含铝原料的类型繁多,同一类型的铝土矿中各种杂质的含量又各有差异。为了最经济地生产氧化铝,对不同的铝土矿必须采用不同的生