低品位铝土矿经济生产氧化铝的对策与建议

18 有色金属工业科技创新 低品位铝土矿经济生产氧化铝的对策与建议 李旺兴1 支I业翔2 (1．中国铝业股份有限公司郑州研究院，郑州450041；2．中南大学，长沙410083) 摘要：从国内外铝土矿资源状况如发，指出铝土矿资源已逐步成为制约我国铝工业持续稳定发展和保持国际 竞争力麓重要嚣素。采用选矿拜耳法、率联法等生产Z艺，霹满足翻簇低瑟位锯主矿经济生产氧亿键酶霭要。 辩发海外丰富统瀵麴铝土矿资源，麓解决中国铝±矿资源短缺的根本途经。 关键词：铝土矿；资源；低品位；氧化铝；选矿拜耳法；串联法 1霉l亩‘1砖】 随着近年来国民经济的持续快速发展，我国铝工 业也发嫩了翻天覆地的变化。2001～2007年间，我国 原铝年产量由357．6万t增加到了1256万t，原铝的 年消费爨麦370万t增魏到了1229万t，氧纯铝年产 量由474万t增加到了1946万t。2007年，我国原铝 产量约占世界原铝总产量的32．88％，原铝消费量约 占世界原铝消费量的32．53％，氧化铝和原铝的产量 及消费爨都成为了世界第一大国。 锻工墟的快速发栽虽然较好缝满足了国民经济 建设和社会发展的需要，但随之也带来了资源和能 源大量消耗的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。特别是铝土矿资源贫乏问题， 已成为制约我国铝工业持续发展的瓶颈问题。据统 诗，2001—2007年麓，我国溱于氧化铤生产粒锚 土矿{iiI位显著下降，矿石铝硅比从平均约lO下降 至平均不到7，由于2008年新的氧化铝厂的投产， 更加剧了资源的紧张局面，矿石平均铝硅比已降至 6以下。铝主矿品位的大辐下降，一方瑟显著增热 了氧化铝生产鹣矿石_；|i弱原料消耗，另一方面也使褥 氧化铝生产能耗始终膳高不下，已严重影响了我国 氧化铝工业的经济运行和极大地削弱了我国氧化铝 工业的圆际竞争力。 签管我国铝主矿资源量占螫巽第六位，震于铝 土矿资源较丰富的国家。但从我国巨大的氧化铝产 量的角度来看，我国义属于铝土矿资源保障程度很 低的国家。本文主要从我国铝土矿品位显著下降的 瑷实臻发，就如何有效弱臻低品位铝±矿经济生产 氧化铝提出对策和建议。 2铝土矿资源状况【s’6J 据不完全统计，世界铝±矿资源量约蠹550— 750亿t，其中33％位于3E洲，24％位于大洋渊， 22％位子南美潮程秀器勃抛缝区，15％位予囊渊，其 余地区占6％。目前，铝土矿储量占世界前六位国 家的储量和基础储量数据见表l。 襄1世界铝土妒储量和基础储羹 镶量情嚣 墓破镛爨壤瑟 国家 储量 占馓孵鼍 基础储蘸 占髓界量 ／亿t ／％ ／4／t ／％ 几内哑 74 29．6 86 26．9 澳丈巅兹 58 23，2 79 丝。7 牙买细 20 8．O 25 7．8 巴西 19 7．6 25 7．8 印度 7．7 3．1 14 4．4 孛 嚣 7 2．8 23 7。2 其缝 64．3 25．了 68 21．2 合计 250 320 按照每=年消耗1．9亿l铝土矿计，燃界铝土矿 储量可瀵怒约132年酌漓赞。中国锯±矿镶量虽位 列第六，佩按照2007年豳内氧化锯产量1945万t 计，中国铝土矿储量仅可满足约18年的消费。在 我国铝土矿资源中，中低品位铝土矿出有较大比 重，耐火树料等菲铝行业每年也消耗大爨铝土矿， 故铝±矿实际保障年限定将大打折扣。我国2003 年各种品位铝土矿量级与其保障年限见表2。 表2我国2003年铝土矿铝资源可保证筇限 镪土矿菇绽(x／s) >9 7～9 5～7 <5 资源姥蘩／4／-t 垂酣 3．84 9．35 7．16 资源储镀保诳年限／年 8．7 7．1 17．3 13。3 累积保证簪缈年(按 8．7 15．8 33．1 46．4 氧化铝1800露￡计) 低鑫佼锯主矿经济生产瓴纯话懿对策与建议 由此可见，中国铝土矿资源保障程度整，品位降 低，氧化铝工业竞争力下降问题必须引起高度重视。 3镪±矿品位下降对氧化铝生产的影响 由于铝土矿品位下降，矿石中的有效氧化铝含 量下降，其给氧化铝生产带来的直接影响包括：矿 石消耗量增加、运输费用增加、矿石处理设备的生 产毙力下降、处理矿石所需豹各稃原料瀵耗增魏、 单位能耗增加和废渣量增加等。 我国某采用混联法的氧化铝厂，2002年时的 拜耳法和烧结法比例为73：27，2008年时的该比例 秀85：15。与2002年裰跑，由于拜耳法毙重的大 幅增加，本应使得氧化铝单位生产综合能耗显著降 低，而实际单位综合能耗仅降低了约5％，单位碱 耗却增加了近1．5倍，单位矿耗增加了近40％， 单位石灰石消耗增加T44％。究其原因，主要是 由于拜耳法稀浇结法鹃矿石铝硅比分别国lo．静帮 8．0降到了5．18和4．98所致。 通过建立模型计算和实验研究可以得知，铝土 矿铝硅比与氧化铝生产能耗和碱耗的关系鳆线见图 l纛图2。(注：图幸国点连戚酶线为实验麴线， 光滑曲线为模型计算值曲线。) 霪 r 7 受 斌 糕 艿 篷 ‘每 嚣 磁 撼 蓬1矿石锅疆院与鬣耗关系 图2矿石铝硅比与碱耗的关系 19 由图可知，由于铝土矿铝硅比的下降，各类消 耗均呈显著上升趋势。特别是当矿石铝硅比小于7 对，消耗上拜速度明显加快。 面对矿霹瑟位下降纛氧诧铝行韭的严峻形势， 研究氧化铝经济运行模式及进行重大工艺技术变革 已成为我国铝工业生存和发展的焦点。 4低品位铝±矿生产氧化锯技术现状口。】 由表2可知，世界铝土矿资源的分布十分不均 匀。一些国家和地区鲜有高质量和高品位的铝土 矿，如美国和前苏联等地区，这些国家针对本国资 源的特点开发了与之褶适应豹工艺技术来处瑾含锯 资源生产氧化铝，均取褥了令人瞩目的成就。 1942年，美国利用铝硅比为4．3—4．5的铝土 矿建立了使用串联法生产氧化铝的工厂，年产70 万t氧化铝。1979年，由于矿石晶位下降歪3．3， 该厂采用将蒸中嚣组溶毒器瘸于串联法，笨产超遂 30万t氧化铝，其余两组溶出器用于纯拜耳法处理 进口优质矿的生产工艺。该厂于1983年Efj于资源 桔竭丽停产，生产时间长达41年。可见，美国利 用本土羝晶位镪土矿的串联法长麓与送曩优质矿翡 拜耳法厂并行发展，显示出串联法技术的先进性和 竞争力。 隶属于美国铝业公司的美国博克赛特氧化铝厂 采蔫串联法生产氧化锯予1954年投产， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 矿石 铝硅比力3．85，按矿石计氧化铝的回收率先 82．7％，氧化铝年产能为204．4万t。该厂于1988 年因矿石资源枯竭停产，生产时间达34年。 哈萨克簸垣的帕甫洛达尔铝厂采用串联法工艺 生产氧诧镪，设计矿石铝硅院力3。82，氧化铁蠹 15．2％，氧化铝总回收率达到92％一95％，年产 量100万t，1994年计划扩建成200万t，目前实 际产量约120万t，企业具有良好的经济效益。 乌亮兰扎波罗仔铝联合企韭采用拜耳一烧结并 联法工艺，氧化铝产能为25．3万t／a，氧化铝总回 收率为84．3％～84．6％，嫩产每吨氧化铝的电耗 为256—320kW·h、综合能耗为13．34一 15。秘镶。 在国内，山东铝厂子1954年曾提蹦二期采用 串联法改造，并一直采用烧结法处理低品位铝土 矿，现增加了低温拜耳法处理海外三水铝石资源生 产氧化铝工艺；郑州铝厂予1958年按苏联设计的 串联法建设，设计矿石铝硅比为3．88，投产后形 成了中国特色的拜耳法处理商品位、烧结法处理低 品位铝土矿的混联法生产工艺。 有色金属工业科技创新 VAMI认为，处理低品位铝土矿，串联法是最 经济合理的方法。在投资上对于帕甫洛达尔铝厂和 北奥涅加所做的串联法与烧结法对比结果表明，串 联法投资比烧结法低20％～30％。其所得出的初 步结论及建议为：拜耳一烧结串联法对铝土矿的化 学组成及矿物类型有广泛的适应性。 BorisArlyuk于1998年发表的独联体年产109 万t最大串联法氧化铝厂生产情况表明，其经营成 本为125$／t，而同期澳大利亚Kwinana拜耳法氧 化铝厂的经营成本为125．1$／t。同年，西方氧化 铝厂平均经营成本为142$／t。 从以上的实例可以看出，对于矿石铝硅比3以 上和拜耳法边界品位以下的铝土矿，均可以采用串 联法工艺经济地生产氧化铝。 5对策与建议 (1)选矿拜耳法是当前最具竞争力的工艺 技术。 针对目前铝土矿品位大幅下降的现状，从提高 资源利用效率出发，要进一步开展低品位铝土矿选 矿生产氧化铝技术与装备研究，缩短选矿工艺流 程，降低选矿成本。建议将入选原矿品位由5．6调 整为4．5，精矿品位由9．5调整为7．5。要加强选 尾矿干法堆存和利用的技术研究，选尾矿由于其粒 度细，作为高载能物质其氧化铝含量远高于粉煤灰 和高岭土，不应采用膏体堆存方式，而应作为二次 资源储存待开发。 (2)拜耳烧结串联法是混联法生产氧化铝高 效利用低品位铝土矿工艺变革的方向。 在借鉴国外低品位铝土矿经济生产氧化铝经验 的基础上。面对矿石品位的日益下降，从氧化铝工 业可持续发展的高度考虑，从资源高效利用的角度 出发，基于提高铝土矿矿山的服务年限，扩大资源 的使用范围，增强氧化铝工业的整体竞争力，建议 对于现在矿产资源紧张同时又具有烧结法的联合法 厂以熟料窑平衡拜耳法赤泥为原则，拜耳法供矿铝 硅比按4．5左右组织生产。在不做大的改造前提 下，逐步形成串联法氧化铝生产工艺体系，并加强 技术经济研究，以推动该技术的发展。 (3)烧结法仍是处理含铝资源生产氧化铝最 有效的方法。 可针对任何含铝资源，包括更低品位铝土矿都 可采用烧结法生产氧化铝。要发挥其具有资源利用 率高、碱耗低及产品白度高适应于生产优质化学品 的优势，特别针对中国铝土矿品位急剧下降的现 状，进一步开发烧结法节能新技术和新装备，不断 降低烧结法能耗，赋予烧结法旺盛的生命力，努力 提高化学品的比重，对增强我国铝工业竞争力具有 十分重要的战略意义。 (4)海外铝土矿资源开发是解决中国铝土矿 资源短缺的根本途径。 尽管我国的铝土矿资源保障程度较差，但从世 界范围来看，铝土矿资源还是十分丰富的。因此， 在取得重大技术突破之前，铝土矿在未来相当长的 时间内仍将是工业规模生产氧化铝的主要原料。获 取铝土矿资源，特别是获取海外铝土矿资源，已成 为我国铝工业能否保持持续稳定发展的先决条件。 参考文献 [1]中国有色金属工业协会．2007年中国有色金属工业发展报告 [R]．北京，2008． [2]王飞虹．2007年铝市场同顾与2008年展望[J]，中国铝业， 2008，109(1)． [3]朱妍．2007年氧化铝市场回顾与2008年展望[J]，中国铝 业。2008，110(2)． [4]董春明，等．2001年国内外铝市场回顾与2002年展望[J]， 中国铝业，2002，37(1)． [5]有色金属进展(1996--2005)[M]．长沙：中南大学出版 社。2007． [6]BAUXITEANDALUMINA，USGS，2008． [7]田久兴．我国氧化铝生产方法发展战略的研究[J]，有色金 属(冶炼部分)，1992，(6)． [8]朱瑞泽．以串联法新工艺开创氧化铝工业新局面[J]，轻金 属，2003，(6)． [9]阎鼎欧．博克赛特氧化铝厂介绍[J]，轻金属，1982，(1)．