从朔州高铝煤说起

发布时间:2014年7月30日
新闻导读:“煤都”朔州,煤储量500亿吨,名不虚传。更其可贵的是,朔州煤属高铝煤。煤灰中氧化铝含量高达40--50%,为国内外罕见

(一)

“煤都”朔州,煤储量500亿吨,名不虚传。更其可贵的是,朔州煤属高铝煤。煤灰中氧化铝含量高达40--50%,为国内外罕见,专家、业者自不难分析,核算出其潜在价值。

资料显示,朔州地区所产煤的灰份中,氧化铝含量普遍较高,高于高岭土,而含氧化铁却相对较低。经对平鲁一矿、二矿及怀仁吴家窑煤矿等三矿煤灰的化学成分进行化验分析,结果氧化铝含量依次为:45.73%,41.24%,54.22%。氧化铁含量分别为:2.4%,0.44%,0.80%。对电厂排放的粉煤灰进行化学成分验证,结果类似。灰中氧化铝含量为42%,氧化铁含量为3.41%。但电厂所用煤并非取自上述三矿,而是来自附近煤矿。这足以证明朔州煤灰份中含氧化铝高的特点,具有相当广泛性、普遍性。经验证煤矸石中氧化铝含量同样很高,也在40%以上。这是朔州煤的天赐优势,如能合理开发,综合利用,其经济效益、生态效益、社会效益一目了然。

粉煤灰、煤石干石中氧化铝含量,标示着原煤灰份和煤矸石的矿物成分。氧化铝含量30%以上,显示矿物成分主要是以高岭石为主的铝硅酸盐,含量越高其矿物成分份额越大,开发利用价值也越大。含氧化铝40%以上的粉煤灰、煤矸石,其原煤灰粉的矿物成分,铝硅盐酸含量可达85%—90%,可视同高硅铝矿,运用预脱硅方法将氧化铝、氧化硅分别提取。粉煤灰因经高温锻烧,大部分氧化硅活性消失,常温常压情况下活性硅提出率仅为12%上下。以托克托电厂排放粉煤灰为例,灰中氧化铝含量为54.77%,氧化硅含量为36.5%铝硅比为1.51,经常温常压预脱硅后,铝硅比上升为2.2,提取活性硅约约为11.6%,约占氧化硅总量的32%。山西国能神州高科技公司,在加工处理含氧化铝42%的高铝粉煤灰时,氧化硅脱取率高达50%。至于煤矸石,倘煅烧温度适宜,采用新方法,氧化铝、氧化硅提取率均可达到90%以上。如上所述,经对朔州粉煤灰、煤矸石及原煤灰份的化验分析证实:氧化铝含量都在40%以上,这标明朔州煤灰粉及煤矸石的矿物成分铝硅酸盐含量均在85-90%以上。铝硅酸盐中主要成分是高岭石,可按高岭石预脱硅方式进行资源化加工处理。

高岭石受热时会发生如下相变:

A1203.2Si02.H20(550…700℃)→A1z03.2Si02+H20

A1203.2Si02860950℃)→A120+.2Si02

在700℃时脱去结晶水,晶格破坏,由晶体转化为无定形非晶体,具有一定活性,随温度上升,活性增强,950℃时活性最高,高于950℃时重新结晶,活性消失。由于矿物理化性能不同,受热方法不同,世界各国试验结果也不同,匈牙利试验结果为1050--1100℃,德国试验结果为900--1000℃,美国则为970℃。我国国内也曾进行过类似试验,认为900--950℃氧化硅活性最高。但也有例外,山西柳林某企业,在锻烧煤矸石时,认定860℃较为适宜,氧化硅活性率最高,高于900℃时活性反降。由此可见,选用最佳煅烧温度、时间必须经试验确定。

由于活性硅可在常压常温条件下溶于氢氧化纳溶液,生成硅酸纳,

而氧化铝受热后,虽其比表面增大,具有一定活性,但不能在常压常温条件下溶于氮氧化纳溶液,从而就可以预脱硅方式将其分别提取。

(二)

朔州市规划在"十二五"未,所产煤全部经过洗选,洗选率达

100%。这是一个科学、合理、明智的举措。经洗选的中、低等级动力煤上升为优质动力煤,售价上升、物流量减少同时,电厂的单耗降低,灰霾排放减少,而朔州市自身又可在洗选矸上做文章下功夫。初略估算年可创产值上千亿元,可以圆满实现“走出一条发展煤、依托煤、延伸煤、超越煤的循环经济之路”的雄心壮志,完美圆满“十二五”全市煤炭产业振兴发展和建设“两宜城市”的朔州梦。

为圆朔州梦,笔者不避浅陋,冒昧建议:

资料显示全市地方煤矿产能“十二五”末达上亿吨,经重组整合50座矿,平均每座产能200万吨/年,平朔煤矿2010年产量突破1亿吨。“十二五”末产能将达1.4亿吨,加同煤集团、其他企业所办矿,“十二五”末总产能约2--2.5亿吨。按2亿吨计,如产能转化为产量,全部洗选,可产出洗选矸3000一--3500万吨,按3000万吨计,可创产值大致如下:                                                

平朔煤矿矸石化学成分:

A1z03:33.67%, Si02:41.45%,烧失:19%,其它:5.88%。

采用煤矸石发电同时热激活矸中矿物方式,发电选用流化床锅炉,温度控制在850950℃之间,矸石中氧化铝、氧化硅实收率均按90%计,吨矸可产氧化铝300公斤,氧化硅370公斤,发电参照全国平均数计(每吨矸平均发电800度);3000万吨矸石年可产氧化铝900万吨,活性硅1100万吨,发电192亿度,此外还可利用怀仁铝硅比1.4以上的矸石和高铝煤,炼制铝硅钛中间合金20万吨,铝硅铁10万吨,制取煤--沥青焦20万吨,总产值达千亿以上。另加余碴、脱硫石膏粉等可创产值估计6亿元以上,消纳高铝粉煤灰500万吨,创产值上百亿元。可产出适量高附加值产品氧化铝、硅肥、硅酸铝等创产值上百亿。由于高岭土储量、消费量均未查清,未计算在内。总之,按物尽其用,最大限度资源产出价值理念,加工处理煤孪生固体废弃物,使其经济效益、生态效益、社会效益与煤并肩而立,那将是循环经济开拓创新、结构调整、转型升级的重大创举,也将成为行业典范。

(三)

自然,这里所说不过是一种设想。纸上谈兵。要真正把设想转化为现实,还必须有付出。付出的难度不在财力方面,也不在技术方面,而在观念转变。多年来人们以粉煤灰、煤矸石制取水泥、建材己习与性成,根深蒂固,要弃旧开新,没有攻坚克难、开拓创新的勇气,转型升级的意愿、理念,是做不到的。前几年,笔者曾两次试图向一家生产建材的大企业,推荐以微波--拜耳法加工处理朔州高铝粉煤灰,从中提出高附加值有价成分,两次都被拒绝。因而笔者建议,最好由地方政府以财政出资予以支持。以顶层设计,样板示范,予以推广。有报道称:朔州市每年财政专项补贴资金上亿元,而微波一拜耳法试验费用,50万元己足够。自然有势力、有意向的企业也不妨一试。

微波拜耳法,虽有专利可用,但由于各地粉煤灰、煤矸石理化性能不同,最好是自己试验。朔州地区完全有此能力。

资料显示,以微波--拜耳法加工处理普通粉煤灰制取氢化铝时,在常压低温(<100℃)条件下,氧化铝溶出率可达85%以上,在处理煤矸石时,由于多选用流化床锅炉,锻烧温度低,煅烧时间长,赤泥可二次溶出,氧化铝溶出率可达90-95%,小型试验,笔者曾与国内从事粉煤灰开发利用试验多年的专家进行过交谈,所需50万元,其中试验费20万、微波加速器购置费20多万。倘试验成功,就可不走石灰石烧结法、酸法的老路,克服其造成的负面影响,大幅度减少投资,降低成本,避免二次污染,实行清洁生产,真正实现资源化、无害化、减量化,为高铝粉煤灰、煤矸石合理定位,区别对待,做到物尽其用,求取资源价值最大化,消除有价资源浪费、流失现象,走上科学可持续发展的康壮大道,造福一方!

                            (四)

  除了朔州外,蒙西鄂尔多斯、准格尔也是髙铝煤产地,而且储量、产量大于朔州,资料显示:鄂尔多斯煤储量1496亿吨,虽其煤灰份化学成分未作全面勘察、分析,但依其髙铝粉煤灰,髙铝煤矸石产出范围之大,可见其量不在小数,准格尔煤储量544亿吨,己查明全部为髙铝煤,现两地髙铝煤年产量超4亿吨、为朔州产量的两倍以上。为提质增效、杜绝原煤输出,两地规划于2017年洗选率达95%以上。两地洗选矸、粉煤灰年产量,粗略估算近8000万吨,如按上述对朔州的建议加工处理,年产值将为朔州的两倍达2000亿元以上。三地合计每年可产氧化铝3000万吨,活性硅3300万吨。准格尔煤灰份铝硅比1.51,与朔州怀仁煤接近,如用其所产洗选矸作电热法炼制铝硅钛合金原料,不需要添加氧化铝或含铝矿物,矸中残存煤是优质还原剂,取代精选煤、石油焦,使合金成本相应降低,球团质量改善、加工工艺简化。在利用地区铁合金矿热炉时,只须少量投资加以改造。从而盘活大量固定资产,使企业转型升级,化害为利、变废为宝,利国利民。

除了上述三地外,与三地接壤的地区,如原平、宁武、神池、偏关、河曲、府谷等地,也可能有髙铝煤产出。经对原平电厂排放的粉煤灰,进行化验分析验证,其灰份中氧化铝含量达40%,而原平电厂所用煤产自当地。上述地区,尤其是与平鲁煤矿同属宁武煤田的地区所产煤,属髙铝煤的可能性更大。应进行化验分析。倘其所产煤为髙铝煤,将身价倍增成为拉动地方经济的强力引擎,为绿色经济、生态建设锦上添花!                        

(五)

前些时,《中国环境报》曾刊出以《提高资源产出率是绿色转型突破口》为题的专家论文,论文精辟阐述了提高资源产出率的重要意义,及其与资源利用率的原则区别,列举大量事实佐证其对绿色经济、生态建设的体戚关联。指出循环经济就是要求更大经济效益,更少资源浪费,最小损害生态环境的经济模式。论文还以粉煤灰开发利用为例,阐明提高资源产出率与资源利用率对绿色经济的不同作用及经济效益差异,例如以粉煤灰生产水泥、建材,每吨灰产品的产值不过几百元,而如果利用粉煤灰以新技术深加工制取超细粉煤灰,每吨灰的产值可达4000元,且可用于三峡大坝、机场、核电站等超强混凝土建筑方面,产值、用途完全是另一翻天地。两者的市场、经济、社会、生态定位差异,天壤之别。

  对高铝粉煤灰而言,更应重视其资源产出率,资源产出价值,以此衡量其加工绩效。高铝粉煤灰有价成分,远非普通粉煤灰可比,两者轩轾分明不能相提并论。对此媒体报刊多有报道,国家领导人,也曾做出指示,李克强总理还曾亲自到托克托进行视察。

  高铝粉煤灰中氧化铝含量高达40-50%,进口铝土矿含氧化铝平均40%上下,进口矿除了氧化铝外,还有平均约27%氧化铁,可以开发利用。高铝粉煤灰除了氧化铝,还有可提取的氧化硅30%以上。目前每3吨进口矿可产出氧化铝1吨、铁粉1吨、赤泥1吨,高铝粉煤灰也是每3吨产出氧化铝1吨、活性硅700公斤、碴1吨。每吨铁粉产值只有1000元上下,而活性硅700公斤产值可达4000元,两相比较高铝粉煤灰优势明显。除此而外,高铝粉煤灰还可以用以电热法炼制铝硅钛合金,每吨灰可创产值5000元。倘有适量铝硅钛合金产出,有部分活性硅再加工成水溶性硅酸铝、速溶硅肥等高附加值产品,工信部制定的每吨髙铝粉煤灰产值2600元的规划,就可落地生根如期圆满完成。如上所述,建议仍在以高铝粉煤灰生产的企业,登高望远,放眼大局,改弦更张,适时调整经营方式,转变生产结构。倘仍以髙铝粉煤灰生产水泥、建材,不仅效益低微,还会造成大量资源二次浪费、流失,伤及社会,有损企业形象,成为企业发展壮大的阻力和障碍;仍在靠进口矿维持生产的企业也应适时转变观念,调整结构,扩大视野,重视国内资源的巨大潜在价值和优势,立足国内开发创新,以我为主,适时放弃进口矿,转向国内髙铝煤投资,在髙铝煤及其它含铝资源开发利用上作文章。自然这无碍于在国外投资建厂,生产氧化铝,电解铝等,在全球经济一体化的大环境下展身手。为使髙铝粉煤灰、煤矸石类巨量宝贵资源,按物尽其用,求取资源产出价值最大化,不再固步自封走老路,走资源多元化,产品多种,科学可持续发展之路,建议行政当局加大监管力度,制定相应规则,爱护资源,保护资源,行业组织加强疏导,专家学者、业界人土齐心协力,千方百计杜绝资源二次浪费流失,科学合理开发利用髙铝煤,化解铝工业资源对外高度依存的困局。责有攸归,不可推卸。  

资料显示 :国内普通粉煤灰堆存量高达60亿吨,占用大量土地,严重危害生态环境,为加速化解其对经济社会、生态建设的危害,化害为利,变废为宝,用以生产建材、水泥,情有可愿,有其一定合理性。而髙铝粉煤灰堆存量不过3亿吨,倘能以髙铝粉煤灰取代进口矿,每年4500万吨以上计,几年内就可全部消化。因而应对髙铝粉煤灰与普通粉煤灰区别对特,不强求其利用率的高低,而应以高资源产出率要求,进行处理。

由于髙铝煤产地都己规划不再以原煤输出,必须经过洗选,粉煤灰排放量将减少,代之以洗选矸。而洗选矸开发利用枝术难度小,有价成分含量高,较易提取,资源产出价值更大。然而自上世纪90年代未蒙西鄂尔多斯、乌海一带首次发现髙铝粉煤灰后,2003年又在托克托发现髙铝粉煤灰,继而2004年又在山西朔州发现髙铝粉煤灰,相去十余年,高铝粉煤灰开发利用进展缓慢,不尽如人意。资料显示、除了蒙西地区大唐集团、鄂尔多斯铝业公司、中国铝业公司、神华集团等多家企业,规划利用髙铝粉煤灰制取氧化铝800万吨,朔州地区中煤集团年产40万吨氧化铝项目在建外,大部份企业仍在利用髙铝粉煤灰生产水泥、建材。导致大量有价资源特别是氧化铝资源浪费、流失,而与此同时,中国铝工业资源对外依存度高达60%,严重扭曲了世界铝第一生产、消费大国形象。

原因何在,其说不一。但有一种说法广为流传,就是“髙铝粉煤灰生产氧化铝成本高。”这种说活法实属想当然,道听途 说。退一步讲,就算成本高也应攻坚克难加大研发创新力度,千万百计把它降下来。就目前己达到的枝术水平,加工处理髙铝粉煤灰的成本,与进口矿相比并不高,以国能神州公司研发方式为例;在常压下以40%氢氧化钠溶液,在118-126℃温度间,可分离出灰中二氧化硅48-56%,灰中铝硅比由0.8提升至1.6-2,0,每吨灰可产出5水偏硅酸钠0.82吨,成本为1350元,按该公司采用方式,可从灰中提取氧化铝350公斤(提取率80%),成本为630元,两项相加合计1980元。将适量铝酸钠加入5水偏硅酸钠溶液中,合成水溶性性硅酸铝,加工费按1200元计,合计成本3100元,但产出水溶性硅酸铝700多公斤,售价4200元,剩余氧化铝210公斤,价值500元,合计4700元以上。每吨髙铝粉煤灰可创利润1500元。更何况国能神州公司的生出方式,也还有进一步改善、创新的余地,例如氧化硅的提取率仍有多种方式提高的可能。氧化铝制取也可采用其它方式,如郑州大学曾成功试用的微波—拜耳法。至于深加工成水溶性硅酸铝,国内目前只少有两家企业,在引进国外枝术生产含氧化硅40%、氧化铝20%、的水溶性硅酸铝,吨成本4000元,售价6000-8000元。广东省生产速溶活性硅(58%)肥的厂家,产出的产品售价8000元/吨,山西省某厂生产出的含活性硅12%的硅、钙、镁、钾复合肥售价2800-3000元/吨。事在人为。

总之,转变观念,调整结构,遵循十八大三中全会制定的方针、方向,与时俱进,不断创新,使物尽其用,求取资源产出价值最大化,走资源多元化产品品种多样化,科学可持续发展之路,让髙铝煤定位回归常态,髙铝煤产地煤炭业,特别是非煤产业,将如日中天,前景无限。我国铝工业将在髙铝煤、铝土矿、其它含铝资源,三大支柱三位一体助推下资源保障长久自给自足。

 

责任编辑:宁天