1、中国铝工业清洁生产技术2004 年第 10 期轻金属?综述?中国铝工业清洁生产技术郑保义 1,刘尔强 2(1.中国铝业股份有限公司山西分公司,山西河津 043300;2.沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳 110001)擒要:本文从可持续发展角度就我国新上铝工业项目环境保护指标与过去及国外先进指标进行比较,分析我国铝工业清洁生产技术方向.关键词:新项目;清洁生产;可持续发展;清洁技术中圈分类号:F406.14 文献标识码:A 文章编号:1002 1752(2004)10000105CleanproductiontechnologyofaluminumindustryinChinaZhengBaoyi
2、,LiuErqiang2(1.ChalcoSShanxiCompany,Herin,Shanxi043300;2.ShenyangAluminumandMagnesiumEngineeringandResearchInstitute,Shenyang,Liaoning110001)Abstract:ThepapercomparesenvironmentalprotectionindexesofnewaluminumindustryprojectinChinawiththepastone8andadvancedoverseaonesinermsofsustainabledevdopmantand
3、analyzesthedirectionofdeanproductiontechnologyofaluminumindustryinChina.Keywords:newpr 哂 ect;cleanproduction;sustainabledevelopment;deantechnology中国早在上世纪 80 年代初,就开始执行建设项目环境影响评价制度.2003 年 9 月 1 日施行的中华人民共和国环境影响评价法使建设项目的环境影响评价进入了法制化的阶段.建设项目的环境影响评价及预审制度的实施,从建设项目的前期准备阶段就把住建设项目是否采用清洁生产技术,排放的污染物是否做到达标排放,污染物
4、的排放是否符合污染物排放总量控制指标要求,建设地区的环境质量是否恶化的关.促进了中国铝工业清洁生产技术及污染防治技术的发展.本文根据近几年预审的一批大型铝工业建设项目,分析目前中国氧化铝,电解铝工业生产采用的清洁生产技术及节能,降耗,减污效果.1 清洁生产技术和工艺是推行清洁生产的基础1.1 清洁技术清洁技术是指各工业企业在污染的源头采取的削减,甚至消除污染物产生,节约原材料和能源的措收稿日期:20040629施.它可以在设计阶段进行,使生产工艺发生根本性改变;也可以进入现有工艺中,分离和利用次级产物(或废物 ).所以清洁技术是为了实现清洁生产战略(或目标 )的工具 .由于很多清洁生产技术并非
5、只是为了实现环境保护目标而开发的,还兼有提高生产率等目的,因而产生了清洁技术,无废,低废技术及屏障技术术语.1.2 清洁生产与可持续发展改革开放以来,中国铝工业得到了高速的发展,同时通过强化环境管理,技术改造和引进先进技术,设备,努力推行清洁生产工艺,为国民经济建设做出了应有的贡献,环境保护也有较大提高.但是我们应清醒地认识到,铝工业是资源型工业,能耗物耗大,环境污染比较严重.我国同世界上先进国家的水平相比,存在着相当大的差距.就全行业整体水平而言.仍然处于高投入,高能耗,重污染,低效益的粗放型生产状况.“必须积极推进经济增长方式的转变.粗放式的经济增长方式是造成环境污染和生态破坏的根本原因“
6、.清洁生产是将污染预防战略郑保义.刘尔强:中国铝工业清洁生产技术 2004 年第 10 期持续地应用于生产全过程,通过不断地改善管理和技术进步,提高资源利用率,减少污染物排放,以降低对环境和人类的危害.推行清洁生产是实现可持续发展的必然选择和工业污染防治的最佳模式.为使铝工业健康持续发展,必须大力推行清洁生产,这是实现我国由铝工业大国成为铝工业强国,改粗放经营为集约型经营,改善环境面貌的根本途径.而推广清洁生产技术和工艺又是推行清洁生产的基础.2 氧化铝近几年新上的氧化铝项目有:平果铝业公司氧化铝二期工程,贵州铝厂氧化铝节能提产技改项目,中铝中州分公司应用强化烧结法新技术改扩建传统烧结法工程,
7、中铝山西分公司扩建 80 万 t/a 氧化铝工程,中铝河南分公司 70 万 t/a 氧化铝工程,中铝河南分公司氧化铝厂安全生产节能降耗技术改造工程,中铝中州分公司选矿拜耳法生产氧化铝高技术产业化示范工程等.2.1 新上氧化铝项目采用的清洁生产技术拜耳法相对于烧结法,联合法而言,属于氧化铝行业的清洁生产工艺,具有生产工艺简单,流程短,综合能耗低,投资少,产品质量高,污染物排放量少等优点.拜耳法可使氧化铝生产的综合能耗指标降至烧结法的 113,联合法的 112 左右,碱耗减少50%,污染物排放量减少一半以上,所以新建氧化铝厂应首先采用拜耳法.但拜耳法只适用于处理铝硅比 8 以上的铝土矿.由于我国铝
8、土矿多为不宜直接用于拜耳法生产的一水硬铝石,80%以上的铝土矿的铝硅比为 48,需要增加矿石浮选或其他工序,以满足拜耳法生产的需要,故中国以往氧化铝生产多采用能耗高的烧结法或混联法工艺.而上述项目均采用了符合中国国情的清洁生产技术.平果铝业公司氧化铝二期工程为 33 万 t/a 砂状氧化铝,采用拜耳法生产工艺.贵州铝厂氧化铝节能提产技改项目主要内容包括改造(铝矿石)破碎及(拜耳法 )溶出 ,蒸发,焙烧等系统,使拜耳法生产系统生产规模由 22 万 t/a 提高到 32 万 t/a.中铝中卅 1 分公司应用强化烧结法新技术改扩建传统烧结法工程,采用由中铝中州分公司和中南大学联合研究成功的新技术,新
9、工艺,对现有生产发备进行改造,生产规模由 48 万 t/a 提高到 76 万 t/a.改造应用了熟料烧成窑多通道燃烧,五效降膜蒸发,高浓度熟料溶出及脱硅等新技术,引进了 51m 水平盘式氢氧化铝过滤机.中铝山西分公司扩建 80 万 t/a 氧化铝工程,中铝河南分公司 70 万 t/a 氧化铝工程均采用石灰拜耳法生产工艺.应用了管道化强化溶出工艺,大型高效赤泥分离洗涤工艺及设备,砂状氧化铝两段分解工艺,降膜蒸发,悬浮焙烧技术及装置等新技术.中铝河南分公司氧化铝厂安全生产节能降耗技术改造工程仍采用联合法生产工艺,年产氧化铝120 万 t 的生产能力不变.改造应用了管道化强化溶出工艺,机械搅拌种分分
10、解槽,悬浮焙烧技术及装置等新技术.中铝中州分公司选矿拜耳法生产氧化铝高技术产业化示范工程生产规模为 30 万 t/a 氧化铝,采用选矿拜耳法生产工艺.应用了双流法高压溶出,降膜蒸发,一段种分,悬浮焙烧技术及装置等新技术.2.2 应用清洁生产技术后的能耗,排污指标比较我国几家主要氧化铝生产企业原有生产系统能.?:耗,排污指标见表 1.表 1 原有生产系统能耗,排污指标(/t.03)2004 年第 1O 期轻金属几家主要氧化铝生产企业在新建及改扩建氧化表 2.铝项目中采用清洁生产技术后的能耗,排污指标见表 2 采用清洁生产技术后的能耗,排污指标(/t.03)由表 2 可见,中国几家主要氧化铝生产企
11、业在新建及改扩建氧化铝项目中采用清洁生产技术后,其能耗,排污指标与原有生产系统相比都有大幅度的降低.国外采用拜耳法工艺生产氧化铝的企业综合能耗指标为 11.0123.45GJ/(tA1203),平均能耗指标为 16GJ/(tA1O)左右.中国新建及改扩建氧化铝项目的能耗指标已基本达到国际水平,但未能达到国际先进水平,其原因是中国铝土矿多为一水硬铝石,压煮溶出,蒸发及石灰生产耗能较多.由表 1,表 2 对比还可看出,采用低硫煤及燃煤脱硫措施的拜耳法工程 sO的排放量降低幅度较大.生产废水也可做到“零排放 “.3 电解铝近几年做环评的电解铝项目有:关铝公司电解铝节能降耗改造项目,山东南山集团电解铝
12、环境治理节能降耗项目,山东鲁西铝厂平衡 10 万 t/a 电解铝工程,青铜峡铝厂电解铝环保节能降耗技改项目,河南万基铝业股份有限公司 12 万 t/a 电解铝工程,青海铝厂 8.5 万 t/a 电解铝技改工程,万方铝业股份有限公司 280kA 槽铝电解示范项目完善工程,河南豫联能源集团有限责任公司(中孚实业股份有限公司)节能降耗优化环境推广 320kA 超大容量预焙槽技术改造工程,云南铝业股份有限公司电解铝技术改造工程等.3.1 新建及改扩建电解铝项目采用的清洁生产技术世界电解铝工业技术从上世纪 40 年代的 4060kA 侧插自焙槽到上世纪 60 年代的上插自焙槽,上世纪 70 年代的 70
13、150kA 普通预焙槽(边部或中间加料)到上世纪 80 年代的 150300kA 的点式下料预焙槽,电流效率高,电耗低,环保指标好.1999 年我国的主体槽型还是自焙槽产能产量占全部 2/3,现在全国自焙槽产能产量已下降至 1/4.而中国之外的世界其它 124 家铝企业自焙槽占产能产量的 18.43%.国内新建及改扩建电解铝项目根据其生产规模分别采用了 200320kA 大型预焙槽清洁生产工艺.在大型预焙槽清洁生产工艺的基础上,还应用了如下新技术:(1)采用先进的电,磁及磁流体动力学数学模型,计算机模拟技术设计母线配置,使电解槽获得最佳磁流体动力学效果和稳定性;并采用“当量优化法“ 模型对母线
14、系统的断面和电流分别进行优化,获得最低的母线投资和电能消耗.(2)电解槽在应用“氧化铝点式下料“技术基础上,采用新开发的“一高四低 “(高极距,低氧化铝浓度,低 AE 系数,低分子比,低电解温度)工艺技术和氧化铝超浓相输送技术,以提高电流效率,降低电耗.(3)开发应用了耐冲刷,防渗漏槽内衬结构,加强底部保温和侧部散热,以稳定槽况和延长槽寿命.郑保义.刘尔强:中国铝工业清洁生产技术 2004 年第 1O 期表 3 世界预焙槽,自焙槽产能及比例统计产能预焙槽万 t/a 万 t/a自焙槽.万 t/a合计澳洲非洲中东南美北美西欧+北欧东欧亚洲(除中国 )合计比例.%217616581259221963
15、4694041399.51146228401OO21761658119.91779557534631893885186308157O06044076.9957821O226142101843006.04207699(美国全关)578(挪威计划全关)167811036151583(4)采用先进的计算机集中管理分散控制方式,应用电解槽自适应技术和智能模糊控制技术,通过对全面反映槽况特征参数的采集,实现电解槽的槽况诊断,信息传输,报警,保护的自动化.打壳,加料,效应处理等作业均由计算机自动控制.(5)采用成熟可靠的电解烟气干法净化技术,VRI 反应器的使用以及用新鲜氧化铝吸附烟气中的 F 后再返回生
16、产系统 ,实现了降耗 ,减污,保护环境的目的.3.2 应用清洁生产技术后的能耗,物耗,排污指标比较根据 2000 年-2003 年预审的新建及改扩建电解铝生产项目的能耗,物耗,排污指标统计,与原有的自焙槽生产及目前国外电解铝生产企业的指标进行比较.结果见表 4.表 4 电解铝生产技术经济指标比较由表 4 可见,中国近几年新建及改扩建电解铝生产项目的能耗,物耗,排污指标已接近国际先进水平.与国内自焙槽生产企业相比,能耗,物耗,排污量均大幅度降低;也均达到中国清洁生产标准一电解铝业(试行)中的二级清洁生产水平.4 列入国家重点行业清洁生产技术导向目录的铝工业清洁生产技术列入国家重点行业清洁生产技术
17、导向目录(第二批) 的铝工业清洁生产技术及效果:选矿厂清洁生产技术降低物耗,能耗,减少污染物的排放.综合技术经济指标得到提高.O46ooo.2004 年第 10 期轻金属氢氧化铝气态悬浮焙烧技术能耗,工艺物料消耗降低,消除了“煤烟型“ 污染和无组织排放 ,工艺物料高效回收,粉尘浓度远远低于排放标准.吨氧化铝焙烧成本降低了 26.3 元.煅烧炉余热利用新技术节能,提高产品质量,生产效率.电解铝,炭素生产废水综合利用技术大量节水氧化铝含碱废水综合利用技术节水节碱,降低成本,基本实现氧化铝生产废水“零排放“.5 世界铝工业的一些清洁技术5.1 惰性阳极一可湿润性阴极电解法铝电解生产过程中大量排出温室气体.在上个世纪 90 年代,全球电解铝企业向大气中直接排放了总重约 1.17 亿 t 的炭化物其中来自电解过程产生的氟炭混合物有 0.86 亿 t,二氧化碳有 0.31 亿 t.
