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東北大學:氧化鋁生產技術發(fā)明破解世界性難題
發(fā)布日期:2015-11-11 瀏覽次數: 文章來源:銳石公司
導讀: 日前,中國有色金屬工業(yè)協會組織專家對東北大學張廷安教授團隊完成的大規(guī)模低成本無害化處理拜耳法赤泥技術和鈣化-碳化法高效利用
日前,中國有色金屬工業(yè)協會組織專家對東北大學張廷安教授團隊完成的“大規(guī)模低成本無害化處理拜耳法赤泥技術”和“鈣化-碳化法高效利用中低品位鋁土礦清潔生產氧化鋁技術”進行鑒定,一致認為兩項技術成果均達到國際領先水平。
據悉,兩項技術突出之處在于,應用該技術處理鋁硅比3.29的鋁土礦,其氧化鋁溶出率高達86%,較傳統(tǒng)方法不到70%取得大幅提高;同時,使傳統(tǒng)方法產生并無法利用的廢棄物——高堿性赤泥,堿回收率提高95%以上,氧化鋁回收率50%以上,變廢為寶,破解了赤泥無法經濟可行利用的這一世界性難題。目前,兩項技術發(fā)明形成了15項系列發(fā)明專利、2項國際PCT專利,并在實驗室建立了年處理5萬噸的擴試規(guī)模試驗線。
據了解,氧化鋁是生產金屬鋁的基礎原料,也在陶瓷、醫(yī)藥、電子、機械等行業(yè)用作有機反應催化劑、研磨劑、拋光劑、耐火材料等,與國民經濟的關聯度高達90%以上。我國氧化鋁產量每年約5000萬噸,約占世界的50%,是全球最大的氧化鋁生產國。傳統(tǒng)的生產氧化鋁的拜耳法(使用率高達99%)存在兩個基本缺陷:一是對鋁土礦的品位要求高,二是產生大量高堿性赤泥。其中,平均每生產1噸氧化鋁,附帶產生1~2噸赤泥,且赤泥因無經濟可行的利用方法而建壩堆存,不但危害環(huán)境,而且占據大量空間。赤泥的利用是世界性難題。
而我國鋁土礦資源70%屬于中低品位礦,大量需要進口,對外依賴度達50%以上。如何有效利用中低品位鋁土礦一直是我國氧化鋁工業(yè)的技術瓶頸問題。張廷安教授帶領的特殊冶金創(chuàng)新團隊從改變赤泥中平衡固相結構出發(fā),經過十幾年的潛心研究,提出了理論上不含堿、不含鋁的新型結構的赤泥,由此取得以上兩項技術發(fā)明,不僅從理論上擺脫了拜耳法生產氧化鋁對鋁土礦鋁硅比品位的限制,實現了利用低品位鋁土礦生產氧化鋁;而且,實現大幅度降低赤泥中鈉和鋁的含量,從根本上解決了赤泥的大規(guī)模、低成本無害化和資源化,是氧化鋁生產的顛覆性技術。
在技術創(chuàng)新的基礎上,兩項技術還在工業(yè)上進行了廣泛實踐。包括在赤泥出口直接進行高效、清潔利用;開發(fā)了鈣化與碳化反應裝置,建立了擴試示范系統(tǒng)等,為該技術的工業(yè)化提供了裝備基礎。
據悉,兩項技術的研發(fā)成功對我國的氧化鋁工業(yè)具有重大意義,相當于可使我國鋁土礦資源擴大2~3倍,延長鋁土礦使用年限30年以上,可擺脫氧化鋁行業(yè)對進口礦物的依賴。同時,使用該技術處理中低品位鋁土礦,生產成本較現有方法每噸可降低400~500元;應用該技術將現有赤泥中的含堿量由4%~6%降低0.12%~0.20%,每噸赤泥經濟效益可達150元以上,并且每年降低赤泥堆場運行維護費用6000萬元以上。如果我國普遍采用該技術,氧化鋁生產每年額外可獲得經濟效益500億元,如現有的拜耳法赤泥全部采用該方法處理,則可以產生經濟效益近千億元,具有顯著的社會效益和經濟效益。
據悉,兩項技術突出之處在于,應用該技術處理鋁硅比3.29的鋁土礦,其氧化鋁溶出率高達86%,較傳統(tǒng)方法不到70%取得大幅提高;同時,使傳統(tǒng)方法產生并無法利用的廢棄物——高堿性赤泥,堿回收率提高95%以上,氧化鋁回收率50%以上,變廢為寶,破解了赤泥無法經濟可行利用的這一世界性難題。目前,兩項技術發(fā)明形成了15項系列發(fā)明專利、2項國際PCT專利,并在實驗室建立了年處理5萬噸的擴試規(guī)模試驗線。
據了解,氧化鋁是生產金屬鋁的基礎原料,也在陶瓷、醫(yī)藥、電子、機械等行業(yè)用作有機反應催化劑、研磨劑、拋光劑、耐火材料等,與國民經濟的關聯度高達90%以上。我國氧化鋁產量每年約5000萬噸,約占世界的50%,是全球最大的氧化鋁生產國。傳統(tǒng)的生產氧化鋁的拜耳法(使用率高達99%)存在兩個基本缺陷:一是對鋁土礦的品位要求高,二是產生大量高堿性赤泥。其中,平均每生產1噸氧化鋁,附帶產生1~2噸赤泥,且赤泥因無經濟可行的利用方法而建壩堆存,不但危害環(huán)境,而且占據大量空間。赤泥的利用是世界性難題。
而我國鋁土礦資源70%屬于中低品位礦,大量需要進口,對外依賴度達50%以上。如何有效利用中低品位鋁土礦一直是我國氧化鋁工業(yè)的技術瓶頸問題。張廷安教授帶領的特殊冶金創(chuàng)新團隊從改變赤泥中平衡固相結構出發(fā),經過十幾年的潛心研究,提出了理論上不含堿、不含鋁的新型結構的赤泥,由此取得以上兩項技術發(fā)明,不僅從理論上擺脫了拜耳法生產氧化鋁對鋁土礦鋁硅比品位的限制,實現了利用低品位鋁土礦生產氧化鋁;而且,實現大幅度降低赤泥中鈉和鋁的含量,從根本上解決了赤泥的大規(guī)模、低成本無害化和資源化,是氧化鋁生產的顛覆性技術。
在技術創(chuàng)新的基礎上,兩項技術還在工業(yè)上進行了廣泛實踐。包括在赤泥出口直接進行高效、清潔利用;開發(fā)了鈣化與碳化反應裝置,建立了擴試示范系統(tǒng)等,為該技術的工業(yè)化提供了裝備基礎。
據悉,兩項技術的研發(fā)成功對我國的氧化鋁工業(yè)具有重大意義,相當于可使我國鋁土礦資源擴大2~3倍,延長鋁土礦使用年限30年以上,可擺脫氧化鋁行業(yè)對進口礦物的依賴。同時,使用該技術處理中低品位鋁土礦,生產成本較現有方法每噸可降低400~500元;應用該技術將現有赤泥中的含堿量由4%~6%降低0.12%~0.20%,每噸赤泥經濟效益可達150元以上,并且每年降低赤泥堆場運行維護費用6000萬元以上。如果我國普遍采用該技術,氧化鋁生產每年額外可獲得經濟效益500億元,如現有的拜耳法赤泥全部采用該方法處理,則可以產生經濟效益近千億元,具有顯著的社會效益和經濟效益。
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