趙林茂，沈軍，彭光，張慧，馬學(xué)忠

（寧夏嘉峰化工有限公司，寧夏石嘴山753200）

以高鋁煤炭為起點(diǎn)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)

趙林茂，沈軍，彭光，張慧，馬學(xué)忠

（寧夏嘉峰化工有限公司，寧夏石嘴山753200）

以寧夏北部的高鋁煤炭發(fā)電為起點(diǎn)，形成電力、電石、石灰氮、單氰胺、雙氰胺、氧化鋁、金屬鋁、金屬鎵、水泥熟料、水泥、輕質(zhì)碳酸鈣、金屬鐵粉和熟石灰的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，該產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)品或排出的廢渣作為下游產(chǎn)品的原料，不僅綜合利用電廠排出的粉煤灰、雙氰胺廠排出的黑渣，而且整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)無廢水、廢渣、廢氣排放，在減少粉煤灰、黑渣對(duì)環(huán)境污染的同時(shí)，提高了資源的循環(huán)利用效率。

高鋁煤炭；循環(huán)經(jīng)濟(jì)；利用效率

在寧夏石嘴山地區(qū)、內(nèi)蒙古中西部鄂爾多斯和山西北部的部分煤炭資源中，蘊(yùn)藏著大量的高鋁煤炭，其氧化鋁含量達(dá)到6%～9%，用其發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量達(dá)到了40%～50%，是典型的含鋁非鋁土礦資源[1]，以電廠發(fā)電后排出的高鋁粉煤灰與雙氰胺生產(chǎn)外排的黑渣（主要成分為碳酸鈣）為原料，形成電力、電石、石灰氮、單氰胺、雙氰胺、氧化鋁、金屬鋁、金屬鎵、水泥熟料、水泥、輕質(zhì)碳酸鈣、金屬鐵粉和生石灰的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，該產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)品或外排廢渣作為下游產(chǎn)品的原料，不僅綜合利用了電廠、雙氰胺廠難以處理的粉煤灰和黑渣，而且將粉煤灰中的微量元素鎵也進(jìn)行了分級(jí)提取，對(duì)廢棄物粉煤灰、黑渣進(jìn)行了無害化處理，在能源、資源日益緊張的今天，對(duì)節(jié)約石灰石資源，保證我國鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高資源的綜合利用效率，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義，該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈流程見圖1。

1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈工藝流程

1.1 以高鋁煤炭發(fā)電形成電力

用高鋁煤炭發(fā)電后形成的電力可以為下游整個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈提供電力、生產(chǎn)用蒸汽和冬季采暖用蒸汽，采取直供電的方式為下游高耗能產(chǎn)業(yè)電石廠、氧化鋁廠和電解鋁廠提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，不僅減少電石廠、氧化鋁廠和電解鋁廠遠(yuǎn)距離輸電的線路損耗，而且提高了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，為下游各相關(guān)產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行提供了必要條件，同時(shí)電廠外排高鋁粉煤灰作為原料用于下游粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)，將其變廢為寶，綜合利用。

1.2 生產(chǎn)電石

電石作為雙氰胺生產(chǎn)的必須原料是能耗大戶，以高鋁煤炭發(fā)電后形成的廉價(jià)電力為電石生產(chǎn)的低成本提供了條件，同時(shí)電石生產(chǎn)還消耗掉了為氧化鋁生產(chǎn)和雙氰胺生產(chǎn)提供CO2氣體的副產(chǎn)品生石灰。

1.3 生產(chǎn)石灰氮

以電石為原料經(jīng)球磨機(jī)粉磨后與螢石配料，在氮化爐中與氮?dú)庾饔蒙墒业?，作為制藥中間體或農(nóng)用化肥[2]，可以直接外銷，同時(shí)也是生產(chǎn)單氰胺、雙氰胺的原料。

1.4 生產(chǎn)單氰胺、雙氰胺

以石灰氮為原料，經(jīng)水解、碳化后形成單氰胺溶液，經(jīng)凈化處理可以作為制藥中間體外銷于附近制藥廠，同時(shí)也可以將單氰胺聚合后生成雙氰胺，經(jīng)過濾、結(jié)晶后生產(chǎn)雙氰胺產(chǎn)品直接外銷，在單氰胺、雙氰胺生產(chǎn)后產(chǎn)生的黑渣作為副產(chǎn)品，用于下游的粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)或直接用于煅燒水泥熟料綜合利用。

1.5 生產(chǎn)氧化鋁和金屬鎵

高鋁煤炭發(fā)電后的高鋁粉煤灰，其氧化鋁含量達(dá)到了40%～50%，完全達(dá)到了“石灰石燒結(jié)法粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥工藝”粉煤灰中氧化鋁含量必須大于30%的要求，同時(shí)雙氰胺生產(chǎn)后的黑渣，其碳酸鈣含量大于98%，與粉煤灰、黑渣搭配少量螢石，在回轉(zhuǎn)窯中煅燒形成氧化鋁熟料，在冷卻過程中氧化鋁熟料發(fā)生自粉化，在6%左右稀Na2CO3中溶出其中的氧化鋁[3]，固液分離后溶液經(jīng)碳化、過濾、洗滌、拜耳法生產(chǎn)出冶金級(jí)氧化鋁及多品種氧化鋁，同時(shí)粉煤灰中的微量元素金屬鎵在氧化鋁溶出過程中循環(huán)富集，達(dá)到了提取濃度時(shí)，采用離子交換法將其提取，氧化鋁生產(chǎn)的固體廢棄物硅鈣渣用于下游水泥熟料生產(chǎn)。

圖1 以高鋁煤炭為起點(diǎn)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)流程圖

1.6 電解鋁

在粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)的冶金級(jí)氧化鋁，采用現(xiàn)在先進(jìn)的電解槽電解生產(chǎn)金屬鋁后，包裝成鋁錠外銷，或?qū)⑵浼庸こ山饘黉X箔、鋁合金門窗、汽車用金屬鋁、航空用金屬鋁等高附加值產(chǎn)品外銷。

1.7 硅鈣渣煅燒水泥熟料及生產(chǎn)水泥

提取完氧化鋁后的廢渣硅鈣渣，其主要成分為C2S[4]，已經(jīng)成為水泥熟料的主要成分，是生產(chǎn)水泥的極好原料，用其煅燒水泥熟料不僅能耗低，而且水泥熟料回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)能高，煅燒出的水泥熟料28 d強(qiáng)度達(dá)到了60 MPa，熟料易磨性好，用該熟料生產(chǎn)水泥不僅粉磨能耗低，水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高，生產(chǎn)出的水泥作為建筑產(chǎn)品直接外銷到周邊的建筑市場，中間產(chǎn)品水泥熟料也可以作為生產(chǎn)水泥的原料外銷到周邊粉磨站生產(chǎn)水泥。

1.8 分離金屬鐵及利用黑渣生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣等產(chǎn)品

在氰胺生產(chǎn)過程中將原料石灰氮中的雜質(zhì)金屬鐵采用物理分離法直接分離開來，用于下游硅鈣渣煅燒水泥熟料的鐵質(zhì)矯正原料，也可以作為原料直接外銷到周邊的鋼鐵廠；單氰胺、雙氰胺生產(chǎn)后的廢渣主要成分為碳酸鈣和碳粒，由于其含有碳粒而呈現(xiàn)黑色，一方面可以與粉煤灰配料生產(chǎn)氧化鋁，另一方面黑渣可以采用物理分離方法將輕質(zhì)碳酸鈣和碳粒分離開來，分離后的輕質(zhì)碳酸鈣作為塑料制品填加劑對(duì)外銷售；碳粒作為燃料直接返回到產(chǎn)業(yè)鏈的電廠中用于發(fā)電，或?qū)⒎蛛x出的碳粒制作成煤球，銷售到周邊地區(qū)。

1.9 煅燒生石灰

該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈采用高效的石灰窯煅燒技術(shù)，將煅燒后的生石灰做為原料用于電石生產(chǎn)，煅燒過程中產(chǎn)生的廢氣CO2氣體，用于氧化鋁生產(chǎn)流程和單氰胺、雙氰胺生產(chǎn)流程的碳化工序，生產(chǎn)過程中無廢氣排放。

2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)施規(guī)劃

從以上的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈工藝流程可以看出，以高鋁煤炭為起點(diǎn)，以高鋁粉煤灰與黑渣利用燒結(jié)法提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥為切入點(diǎn)，形成電力、電石、石灰氮、單氰胺、雙氰胺、氧化鋁、金屬鋁、水泥熟料、水泥、輕質(zhì)碳酸鈣、金屬鐵粉和熟石灰的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集群，該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，充分利用地方資源優(yōu)勢，綜合考慮公司現(xiàn)有周邊企業(yè)在某一領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，公司已與周邊該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)簽署了合作協(xié)議，在投資方面相互參股，形成資源共享、利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)，你中有我、我中有你的經(jīng)濟(jì)利益體。

項(xiàng)目在實(shí)施的過程中要統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)，統(tǒng)一布局，力爭使產(chǎn)業(yè)鏈中各相關(guān)產(chǎn)業(yè)物料走向合理，物料流程最短，做到節(jié)約土地、節(jié)約能源的目的。在環(huán)境保護(hù)方面，對(duì)塊狀物料采用皮帶運(yùn)輸，在皮帶上部加防塵罩，防止粉塵擴(kuò)散，在各落塵點(diǎn)加設(shè)布袋收塵器，以減少粉塵對(duì)環(huán)境污染，對(duì)粉狀物料運(yùn)輸，采取氣力提升管道化全封閉式運(yùn)輸。對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈排放的廢水進(jìn)行集中處理，處理后的中水返回產(chǎn)業(yè)鏈電廠用于發(fā)電，對(duì)于可以共用的公用工程（道路、消防等），以政府為牽頭單位，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一實(shí)施。

該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展規(guī)劃實(shí)施方案已起草完成，正上報(bào)政府有關(guān)部門進(jìn)行審批，爭取政府對(duì)該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目在項(xiàng)目投資、資金申請(qǐng)、土地審批、環(huán)境保護(hù)方面給于優(yōu)惠，促成該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的早日建設(shè)，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、為地方環(huán)境保護(hù)做出更大貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

從以上分析可以看出，該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)亲猿审w系，上游項(xiàng)目的產(chǎn)品或廢渣是下游項(xiàng)目的原料，將單個(gè)企業(yè)低附加值的產(chǎn)品，最終轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，是廢物、廢渣的減量化、再利用過程，在整個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中無廢水、廢渣、廢氣排放，形成高度循環(huán)、高度環(huán)保的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，在當(dāng)今資源、能源日益短缺，企業(yè)成本日益上升的情況下，如果能夠形成如此高度循環(huán)的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，對(duì)提高資源、能源的綜合利用效率，使企業(yè)產(chǎn)品多樣化，增加企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，必然是一條長遠(yuǎn)發(fā)展之路。

該循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集群項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)增加地方政府財(cái)政收入，解決當(dāng)?shù)厝丝诰蜆I(yè)，緩解石嘴山、銀川等地區(qū)高鋁煤炭外運(yùn)的交通壓力，緩解寧北地區(qū)高壓線輸送能力，以及對(duì)保護(hù)環(huán)境，提高當(dāng)?shù)刭Y源的利用率具有極其深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 趙林茂，李寶才.提取完氧化鋁的硅鈣渣綜合利用試驗(yàn)[J].水泥，2014(3):17-18.

[2]胡永全，朱振林，胡清.石灰氮及其衍生物[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：86-93.

[3] 楊重愚.氧化鋁生產(chǎn)工藝學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1983：341-344.

[4]趙應(yīng)武，過倫祥，張先成.預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)技術(shù)與操作[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2004：232-233.

Circular economy development starting at high-aluminum coal

ZHAO Linmao,SHEN Jun,PENG Guang,ZHANG Hui,MA Xuezhong
（Jiafeng Chemical Engeneering Co.,Ltd.,Shizuishan 753200,China）

Taking the high-aluminum core generation as the starting point,the circular economic chain was formed including electricity,calcium carbide,lime nitrogen,cyanamide,dicyanamide,alumina,aluminum,gallium,clinker,cement, light calcium carbonate,iron powder,slaked lime.The industrial chain takes the upstream power plant and residue from dicyandiamide firm was comprehensively used,and no waste water,residue and air were discharged.The environment pollution was reduced and the recycling efficiency was promoted.

high-aluminum;circular economy;use efficiency

F124.5；X37

A

1674－0912（2014）10－0013－03

2014－06－20）

趙林茂（1975－），男，內(nèi)蒙古四子王旗人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，長期從事高鋁粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)水泥工藝以及其他工業(yè)廢渣的綜合利用試驗(yàn)研究和工業(yè)化生產(chǎn)研究工作。