1 成果簡介

我國內蒙古中西部和山西北部等地區(qū)的煤炭資源賦存豐富的含鋁礦物（主要是伯姆石），用于燃燒發(fā)電后產生的粉煤灰中氧化鋁含量高達 40-50%，是一種十分寶貴的具有較高經濟開發(fā)價值的潛在含鋁資源，尤其在我國現今面臨日益匱乏的鋁土礦資源情勢下， 甚至具有作為鋁土礦替代資源生產氧化鋁以保障鋁產業(yè)安全的重要意義。然而， 現今對內蒙古和山西兩地的高鋁粉煤灰的鋁資源開發(fā)利用十分有限， 截至目前， 歷史堆存量已經超過兩億噸，成為當地排放量最大的工業(yè)廢渣。其中極少部分通過建設粉煤灰貯存庫進行較規(guī)范的貯存， 如山西朔州建成貯存能力 1 億噸高鋁粉煤灰貯存庫，絕大部分高鋁粉煤灰露天堆積于曠野、平地，不僅占用寶貴的土地資源， 而且給周邊生態(tài)和居民健康帶來較大的環(huán)境安全隱患，如大氣粉塵污染、水體污染、土壤鹽堿化等。因而高鋁粉煤灰的消納和處理，尤其是高鋁粉煤灰的高附加值資源化利用， 已經成為山西、內蒙古兩地亟待解決的社會和環(huán)境問題。 針對上述高鋁粉煤灰資源化潛力和現狀，國家發(fā)展改革委組織有關方面于 2011 年編制并印發(fā)了《 關于加強高鋁粉煤灰資源開發(fā)利用的指導意見》，提出積極開拓高鋁粉煤灰生產氧化鋁這一新領域，促使資源最大化，對于增加國內鋁資源供給、保障鋁產業(yè)安全，發(fā)展循環(huán)經濟、保護生態(tài)環(huán)境、節(jié)約寶貴的土地資源，促進區(qū)域經濟發(fā)展具有重要意義，同時也對減少或者消除因粉煤灰而產生的中國東部地區(qū)嚴重的霧霾等環(huán)境問題具有積極的意義。 在上述背景下， 我們研發(fā)并提出了該技術，旨在以低于傳統(tǒng)鋁土礦生產氧化鋁的平均行業(yè)成本， 高效回收高鋁粉煤灰中的鋁資源，以生產市場需求量很大的冶金級氧化鋁（僅國內每年的市場容量就超過 1200 億人民幣）及高經濟附加值的特種氧化鋁，同時不造成資源的二次大量消耗，不帶來環(huán)境的二次污染， 提取氧化鋁以后產生的尾渣為純度高于 99% 的二氧化硅，為市場價格很高的白炭黑，最終實現高鋁粉煤灰的全部高附加值利用。 

該技術的特點如下：

（1）流程簡單，不需要添加石灰石等，避免了相關開采帶來的生態(tài)和環(huán)境破壞；
（2）成本低，氧化鋁單位生產成本不超過 1000 元/噸，是目前鋁土礦生產氧化鋁成本的1/3 到 1/2；
（3）尾渣量少，且中氧化硅含量超過 99%， 經過篩分，就可以得到價格為高于 3000 元/噸的白炭黑。

2 應用說明

該技術主要適用于高鋁粉煤灰高附加值資源化，但原料可以擴展至低品位鋁土礦、霞石礦等。采用低能耗、低成本的方式，回收其中蘊含的資源。

3 效益分析

目前我國高鋁粉煤灰的堆存量超過 3 億噸，僅內蒙古托克托電廠每年新產生的高鋁粉煤灰就達到 500 萬噸。假設高鋁粉煤灰中氧化鋁平均含量 40%，總體回收率 90%，氧化鋁市場價格 2600 元/噸，若建成處理能力為 150 萬噸/年的高鋁粉煤灰回收氧化鋁生產冶金級氧化鋁生產線，年產量為 51 萬噸，僅冶金級氧化鋁產品產值即可達到 14 億元，而副產品白炭黑的產值亦可達到約 15 億元。經過前期設備考察，總投資預計不超過 10 億元，投資額度僅為以鋁土礦為原料的產能相同的生產氧化鋁工藝的投資額的 1/3。該技術的開發(fā)和推廣，可以大大加速我國高鋁粉煤灰高附加值資源化利用的進程，顯著降低高鋁粉煤灰?guī)淼拇髿夂偷叵滤廴尽４送猓稍撔录夹g推廣而衍生的試劑回收成套設備生產也將帶來可觀的經濟和社會效益。 綜上所述， 該技術的全面推廣，將有助于整體提升我國高鋁粉煤灰資源化利用水平，一定程度上擺脫我國對國外進口鋁土礦的依賴，保障鋁產業(yè)安全，發(fā)展循環(huán)經濟，促進區(qū)域經濟與環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調發(fā)展。