中国电解铝的工业铝型材环保新生大揭秘

- 2018-07-10-

我国的电解铝企传统上以火电为主,其中盛行的自发电模式为企业在环保上问题频出,未批先建的现象屡次发生。2015年广西信发铝电由于环保设施未建先产收到了环保机构的限产通知,山东魏桥更是在今年一年间被要求关停一半以上的产能。为了相应环保生产的号召,我国电解铝行业正积极寻求转变,发展“煤电铝”的替代模式。  


云南铝业率先开创了“水电铝”的新生产模式,用水能代替煤炭为电解铝生产提供能源。与用煤炭相比,云南的水电铝生产每产一吨铝碳排放可减少约12吨,减排幅度达90%,碳粉尘吨铝减少3.68吨。  


风能电解铝方面,我国科研人员通过实验室小试和中试,模拟新疆达坂城风电炼出第一块铝锭,目前正在着手建设年产1000吨铝的风电电解铝示范工程,为年产40—60万吨/年风电铝一体化项目奠定基础。项目构建的非并网风电-高耗能产业集成系统,将风电与电解铝相结合,是一次全新的探索和尝试,在世界范围内属于技术首创。如非并网风电应用于海水淡化,既能解决风电上网、脱网、弃风等难题,又能将绿色能源直接应用于电解铝等高耗能产业,可以减少网电所用燃煤消耗,减少温室气体排放量,不但具有可观的经济效益、而且具有良好社会和环境效益。这些成果的基础理论研究、实验验证及配套的技术转化工作已全部完成。  


在我国内蒙古,面对全球向低碳绿色发展方式转型的巨大趋势,再加之霍林郭勒地区丰富的风力资源,国电投蒙东能源集团启动了蒙东能源霍林河循环经济示范工程。蒙东能源不仅通过智能局域电网大比例消纳风电,吨铝用电成本大幅下降,还成功解决了当地劣质褐煤露天堆积易引发的自燃及污染问题,建成了我国首个含风电可再生能源的“煤—电—铝”绿色循环产业链。  


经过两年多的研发,蒙东能源成功攻克技术难题,建成了风电、火电的协调运行的智能局域电网。蒙东能源承担的国家863计划重大课题“含可再生能源的孤立电网的运行控制技术及示范”,于去年8月通过了国家科技部验收。在这个智能局域电网中,包含了30万千瓦风电、180万千瓦的火电,和年产能81万吨的电解铝负荷。这一智能局域电网,也创造了新的记录,电网风电渗透率在我国首次达到了38.25%,超过了世界上新能源利用率最高的丹麦电网。通过智能局域电网风火互补控制技术,30万千瓦风电每年发电10亿千瓦时左右,2015年可利用小时数预计达3400小时,较我区平均风电利用小时数高出1倍多。  


赤泥的环保处理  


电解铝生产过程中有不少废弃物产生,赤泥无疑是其中分量最重的污染源。赤泥在还不能大量利用的情况下,需建设赤泥堆场进行集中堆放,稍不注意就会为环境产生很大的影响。2013年,《中国青年报》就大幅报道了信发铝业在山东茌平的赤泥乱排放,令当地农业减产,村民健康受到影响,生活饮水困难的问题。  


随着环境污染问题的日趋受到重视,近年来,国外已有铝企将赤泥由管道输送到堆场附近,经压滤系统进一步过滤,使赤泥固体含量达到75%左右,再用皮带机或卡车等送入堆场。这样处理的优点是赤泥可堆放于平地和山坡,赤泥压实后渗透性很弱,赤泥底部不需要采取特殊的防渗措施,而且有效减少占地,利于场区及周围的环境美化。  


我国一直重视赤泥综合利用工作,开展了多学科、多领域的综合利用技术研究工作。赤泥的成分、性质的差异,决定了不同的赤泥利用方法。赤泥及其附液具有强碱性,同时含有可再生利用的氧化物和多种有用金属元素,成为赤泥再生利用的基础。赤泥中含有较高的CAO,SO2,可用来生产硅酸盐水泥及其它建材;利用其SO2、Al₂O₃、CaO、MgO的含量特征及少量的TiO₂、MnO、Cr₂O₃可以生产特种玻璃;同时,赤泥中含有丰富的铁、钪、钛等有价金属;赤泥具有强碱性及铁矿物含量较高、颗粒分散性好、比表面积大、在溶液中稳定性好等特点,在环境修复等领域具有广阔的应用前景。  


赤泥可作为建材原料,我国将赤泥作为原料生产硅酸盐水泥已有40余年的历史。20世纪60年代分别在郑州铝厂和山东铝厂河南分公司和山东分公司)配套建设了水泥厂,目的是将赤泥作为水泥生产原料之一,减少或防止赤泥排放,该利用措施确实在两厂得以实施。水泥分厂长期累计利用赤泥2000多万t,到目前为止是综合利用赤泥量最大的方式。赤泥作烧结空心砖等建筑材料的原料也进行了研究和运用,目前已有赤泥砖等墙体材料的生产和运用,若得到推广,也将是赤泥利用的主要方向。在2009年,中国铝业公司已利用赤泥、废渣、粉煤灰、废弃石灰石等作为原料共生产水泥392万吨。  


赤泥还可以代替石灰石用作燃煤固硫剂赤泥是由铝土矿制造氧化铝过程中产出的工业废渣,含有丰富的CaO。早期的研究表明,赤泥同石灰石一样,具有一定的脱硫性能。我国的赤泥资源比较丰富,但目前这些赤泥多被堆放,如果作为固硫剂使用,可以使两种对环境十分有害的废弃物得以中和,特别是含碱赤泥,原有的碱性及水硬性得以减弱或消除,达到以废治废的目的。  


2017年将是我国电解铝去产能和绿色生产转型的关键一年。经过2016年一年的艰苦工作和深刻进展,工业铝型材明年我国铝企若能在环保用电和废弃物处理上取得大跨步的进展,我国电解铝行业有望在“中国制造2025”计划中得到新一个丰收年。