中铝中州分公司发展矿业循环经济的主要途径分析
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)是中铝公司下属的氧化铝生产企业，是中国铝工业产业政策规划中优先发展的铝工业基地。主要产品是冶金级氧化铝和化学氧化铝。目前冶金氧化铝年产量654.38+0.8万吨，铝矾土年消耗量约360万吨。
近年来，中州分公司牢固树立“废无止境”、“铝工业无废”的理念，大力发展循环经济，以科技为支撑，以降本为重点，以规范管理为平台，以群众参与为源头，倡导节能减排，不断推进降本增效。2005年6月5438-10月，中州分公司作为氧化铝行业的唯一代表，被列入全国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“资源→产品→再生资源”的经济增长模式，是以资源高效利用和循环利用为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性变革，是建设节约型社会的重要举措，是以人为本、可持续发展的本质要求。党和国家已经把发展循环经济提到了重要的议事日程。
新形势下，特别是中州分公司这样的典型资源消耗型企业，要实现“建设世界一流企业、中铝百年老店”和可持续发展的目标，就必须把发展循环经济特别是发展矿业循环经济作为一项十分紧迫而重要的战略任务，坚持不懈地抓下去。
1.发展矿业循环经济是中州分公司可持续发展的必然选择。
中国铝土矿资源丰富，迄今已探明储量23亿吨，居世界第四位，具备发展氧化铝工业的资源条件。由于我国铝土矿与国外不同，大多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，无法用国外广泛使用的常规拜耳法生产氧化铝。基于我国铝土矿的特点，碱石灰烧结混联法氧化铝生产工艺在我国已被采用和发展了几十年，取得了碱耗低、氧化铝产量高的成就，为我国铝工业的发展做出了重要贡献。目前，这两种方法已成为我国氧化铝的主要生产方法，其产能占我国总产能的90%。然而，与国外处理高品位铝土矿的常规拜耳法相比，这两种生产方法存在以下缺点:
一是生产能耗高。吨产品综合能耗是国内外拜耳法装置的2 ~ 4倍。在制造成本中，能源消耗约占50%，使得生产成本居高不下。1998中每吨产品的运营成本为176美元，比国外高出约36美元。
二是工艺流程长，建设投资大。大中型氧化铝厂建设项目，混合法单位产品建设投资比常规拜耳法高20%以上。
第三，随着我国铝土矿品位的逐渐下降，现有混联工艺厂的技术经济指标将逐渐恶化，制造成本也会相应增加。
第四，我国民营氧化铝企业近年来异军突起，建设项目过多，无序过度开采。同时，由于生产技术的限制，开采富铝土矿弃贫铝土矿现象严重，使得铝土矿资源更加紧张。
这些不足不利于我国氧化铝工业的进一步健康持续发展。随着能源价格的上涨和铝土矿品位的逐年下降，这种制约将日益严重。
据河南省国土资源厅统计，截至2005年底，河南省铝土矿资源量为6.98亿吨。从理论上讲，按照河南省氧化铝最终产能0.1亿吨/年，铝矾土单耗2.5计算，所需铝矾土量为0.2亿吨/年，其他非铝行业为0.5亿吨/年，* *所需铝矾土量为0.3亿吨/年。按照60%的回采率，铝土矿开采需要消耗5亿吨/年。因此，粗略估算河南铝土矿资源服务年限为6.98/0.5=13.96年。
可见，改变传统生产工艺，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道路势在必行，是中州分公司可持续发展的必然选择。为了从根本上改变氧化铝行业的现状，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与硅的反应行为，提高工艺物料中的铝含量，实现烧结法的系统强化和创新。另一方面，积极推进拜耳法氧化铝生产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、尾矿和赤泥再利用，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
中州分院始终坚持走产学研合作与自主创新相结合的道路，把资源循环利用、环境保护、工艺装备改进等难点作为科技攻关的重点。近年来取得科技成果200多项，其中20多项为国内外首创。32项科技成果通过省部级鉴定，13获省部级二等奖；申请了50多项专利，其中40项被国家知识产权局接受，26项获得授权。国家高技术产业化示范项目“30万吨/年选矿生产氧化铝拜耳法”和氧化铝生产强化烧结工艺的成功开发和工业应用，引起了国内外同行业的高度重视。其中强化烧结新工艺被国内知名专家称为我国氧化铝生产理论的一次技术革命，获得第八届中国专利金奖和国家科技发明二等奖；拜耳法在选矿中的工业化实施，在国际上开创了选矿技术应用于氧化铝生产的先河，为我国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、经济合理的新技术路线。后加矿浓溶项目开创了氧化铝行业一条生产线同时应用一水硬铝石和一水硬铝石的先河。目前，这三项技术已成为中铝公司氧化铝生产的核心技术，被国内权威机构认定为中国氧化铝未来发展改变资源形势、发展矿业循环经济、提高核心竞争力、保障中国氧化铝可持续发展的重大关键技术。
(一)改进传统工艺，降低资源和能源消耗。
烧结法生产氧化铝是最古老的氧化铝生产工艺，具有能耗高、流程长、成本高等缺点。为完善工艺，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，实现了“强化烧结生产氧化铝新工艺”，并相继实施了产业化和改扩建项目，年产量比传统烧结法增加30万吨。烧结氧化铝工序能耗由1999年的1821 kg标准煤下降到目前的1 kg，能耗下降41.7%。仅一项能耗就可节约69万吨标准煤，每年创造经济效益6543.8亿元以上。中州分公司还着力于“强化烧结生产工艺”的消化吸收，通过全过程技术攻关，熟料窑开工率由不足90%提高到95%以上，窑时产能由58吨提高到63吨，窑龄由不足1.20天提高到平均200天以上，使7座熟料窑年产量约为1.05万吨。同时，中州分公司投资2000多万元对熟料窑电除尘、热电锅炉除尘器、全厂工业废水零排放等环保项目进行改造，特别是采用国外先进技术，使熟料窑电除尘排放的粉尘减少40%以上，远低于国家排放标准， 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)积极研发新技术，提高铝土矿资源的经济服务年限。
公司围绕“九五”科技攻关课题——“选矿生产氧化铝的拜耳法”，不断改进工艺，取得了选择性磨矿、双流法浸出、选矿拜耳法关键技术和设备研发及工业应用等多项科技成果。其中“选矿关键技术与装备——拜耳法的研发及工业应用”获得中国铝业公司第二届科技大会唯一的科技进步一等奖。2004年该工艺投入生产实践后，拜耳法系统铝硅比由传统的10下降到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有效途径。预计应用新型拜耳法可使我省铝土矿资源的经济服务年限提高3倍以上。选矿拜耳法新流程与国内主要的串并联流程相比，建设投资可节约15% ~ 20%，生产成本可节约10%，生产能耗可节约50%。同时，中州分公司应用拜耳溶出器后加矿，最后一个溶出器加外来三水铝石的技术，在投资增加不多的情况下，将产能提高6万吨，使热能得到充分利用，既提高了产能，又方便了砂状氧化铝的生产，氧化铝单位投资比常规投资节省50%。该项目于2006年9月30日成功投产。
(3)开发高附加值产品，优化产品结构，分步利用资源。
为了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工氧化铝开发力度，自主开发了干白氢氧化铝、超细氢氧化铝、高白氢氧化铝三大系列10多种高科技产品。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，还具有环保优势。它的原料来自氧化铝生产中间的溶液，生产化学氧化铝产生的废液可以返回氧化铝生产，所以生产过程不产生任何污染，而且可以降低氧化铝的生产成本，这是单个化学氧化铝厂无法比拟的。化工氧化铝的发展使分公司的经济活动成为一个“资源-产品-再生资源”的反馈过程，物料和能源在经济循环中得到合理和永久的利用，从而使“减量化、再利用和循环利用”成为现实。目前，化学氧化铝生产规模已达到年产654.38+30万吨的水平，产品白度普遍在94%以上，年出口创汇超过900万美元。
(D)推广替代技术和回收能源。
在替代技术推广方面，不断完善强化烧结、拜耳法、高温双流溶出、块煤代焦等先进技术和工艺。在推广还原技术中，不断完善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系统，蒸汽消耗显著降低。
(五)推行清洁生产和资源综合利用。
分公司先后投资4000多万元改造熟料窑电收尘、热电锅炉收尘、工业废水零排放等环保项目，积极推广回用技术。目前已多次实现水(工业废水零排放、赤泥回水、灰渣回水、蒸发回水回用)；热量的梯级利用(高压蒸汽发电、中压蒸汽溶解、低压蒸汽蒸发、乏汽供热)；不仅实现了工业废水零排放，每年还回收碱700多吨，水200万吨。
(六)围绕尾矿、灰渣和赤泥的综合利用，积极开展科学技术研究工作，延长开采周期之路。
2003年，拜耳法氧化铝生产新工艺在中国铝业公司中州分公司成功实现工业化。随着中州分公司拜耳法技术的不断深入研究和二次开发，工艺经济技术指标不断优化，氧化铝生产成本不断降低，技术优势越来越明显。
选矿拜耳法作为一种创新工艺，也带来了一个新的课题:与常规拜耳法只有一种废弃物——赤泥相比，选矿拜耳法还有另一种废弃物——铝土矿浮选尾矿。随着中州分公司两条拜耳法生产线的连续稳定运行，浮选尾矿的排放总量也在不断积累，对中州分公司现有尾矿库的长期稳定运行造成了巨大压力。因此，解决铝土矿浮选尾矿的安全储存和资源化利用问题已成为拜耳法工业化后亟待解决的重要问题。
铝土矿浮选尾矿的资源开发利用是一个新课题，也是一个技术难题。要从中获得良好的经济效益，尽可能实现浮选尾矿的零排放。发展铝土矿浮选尾矿综合利用技术，不仅可以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，而且可以有效降低浮选尾矿储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。
中铝公司和中州分公司高度重视铝土矿浮选尾矿的安全储存和资源化利用，在中州分公司拜耳法产业化之初就组织科技力量攻关。近两年来，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贮存技术研究完成了全部研究内容，创新性地应用膏体技术处理浮选尾矿，建立了铝土矿浮选尾矿膏体胶结贮存技术，将浮选尾矿浆、基料和胶凝激发剂按一定比例混合，形成具有一定强度的易胶结膏体。目前这项技术在中州分公司已经进入产业化阶段。2005 ~ 2006年，铝土矿浮选尾矿生产低温陶瓷木材技术研究完成了项目规定的全部研究内容，成功开发了铝土矿浮选尾矿生产低温陶瓷木材技术、铝土矿浮选尾矿生产仿石技术和铝土矿浮选尾矿生产水泥混合材技术。2006年“铝土矿浮选尾矿制备铝硅合金的研究”在铝土矿浮选尾矿除铁技术上取得了重大突破，铝土矿浮选尾矿制备铝硅铁合金的研究正在进行中。
目前，干贮灰方案可行性研究报告已通过专家评审，2007年底前可实施。尾矿和赤泥综合利用方案与相关高校合作攻关。
矿产资源是不可再生资源，日益紧张。因此，创建资源节约型企业，降低生产成本，实现工业废弃物的资源化利用，发展矿业循环经济，增加产品产量，改善产品结构，提高企业竞争力，是中州分公司这样一个高能耗的资源节约型企业义不容辞的责任。