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当我国氧化铝生产的沿革和发展

发布时间:2021-09-11 01:36:16 阅读: 来源:牙轮钻头厂家

我国氧化铝生产的沿革和发展

一、我国铝工业的对氧化铝的需求

随着国内消费的不断增长,我国的原铝产量在1999年达到了259.8万吨,90年代原铝产量的平均增长速度高达13.2%。1986年,当时的产量水平为50万吨。有关部门提出,为使2000年实现250万吨,要在每个五年计划增长50万吨之外计划之外再搞一个“五O”工程。以后虽然出现过消费停滞等情况,但在世纪末产量达到250万吨的期望终于提前一年实现了。原铝生产的迅速增长为氧化铝提供了广阔的市场。过去几个五年计划中都提到了“优先发展铝,特别是氧化铝”。在这一方针指引下建设了一批氧化铝项目,时至今日,终于迎来了成功。

较近几年,氧化铝生产发展尤为迅猛,是历史上增长较快的时期。1999年产量383.7万吨,是5年前的1倍多,为年生产能力的366万吨的 104.8%,各项指标均达到了历史较好水平。从80年代中期起,困惑多年的氧化铝厂达产达标问题已成为过去。近两年在固定资产方面没有重大投入的情况下,生产潜力不断发掘。2000年产量预计可达到万吨,比上年又有明显的增长。近几年氧化铝产量的增加,满足了国内电解铝生产的增长部分,进口量变化不大。在这个意义上,我国的氧化铝生产对缓和全世界的氧化铝供需平衡也做出了贡献,尤其是在氧化铝极其紧缺的2000年,这一点已成为国外同行所首肯。目前我国氧化铝自给程度达到70%,缺口依然很大,今后几年仍需从国外大量进口。

1991年以来我国氧化铝产能、产量、达产率和进口量一览表(单位:万吨)

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

产能 172 210 235 242 332 332 335 358 366

产量 152.2 158 182.4 184.7 219.9 254.6 293.6 334 383.7 212.3

达产率88.5 75.4 77.6 76.3 66.2 76.7 87.6 93.3 104.8

进口量68.5 80 97.2 191 119.2 115.5 109.4 157.5 162.3

二、我国氧化铝生产的历史回顾

1.铝土矿。我国利用自己的铝土矿生产氧化铝。从世界氧化铝工业的角度,要理解我国在氧化铝生产方面的难度和取得的成就,需要先了解我国铝土矿资源的特点。

我国铝土矿地质贮量约23亿吨,主要分布在山西、河南、贵州、广西4个省区。几乎皆是一水硬铝石,且大部分铝土矿含硅量较高,由于溶出温度高,对矿石中所含氧化硅不做可反应或不反应的区分,而是用A/S(AL2O3和SIO2的重量比)来表示含硅量的高低,全国平均的A/S在 5-6之间。若用普通拜耳法处理这一品位的矿石,赤泥以2O3.1.7SiO2带走的Na2O对和A12O。所占比例大,导致碱耗高和矿石氧化铝回收率低。此外,我国铝土矿埋藏普遍较深,其中可露天开采部分,剥采比往往在1O左右。

2.氧化铝厂的兴建。我国氧化铝工业从一开始就走了一条与各国不同的道路,针对国内铝土矿的特点开发新的流程。国内现有的6个氧化铝厂中,有 1954年采用烧结法投产的山东铝厂;河南铝土矿质量优于山东,采用拜耳法溶出并用烧结法处理赤泥,提高碱和氧化铝回收程度,郑州铝厂联合法于1965年投产;贵州铝厂拜耳法部分建设较早,但一直不顺利,直到1978年投产,二期工程增建了烧结法,于1988年投产,形成联合法。在1982年以前,这3个厂的产量可以满足国内电解铝厂的需要,没有进口。

70年代末我国经济进入了一个新的发展时期,铝消费迅速增长,昔日的氧化铝——电解铝平衡被打破。铝土矿地质勘探积累的成果,为大力发展氧化铝奠定了基础。山西铝厂首先被选中建设大型铝基地,自1983年起,历经10年于1994年建成了用混联法年产12O万吨氧化铝的能力。与已有的郑州铝厂和贵州铝厂相比,在规模、流程和设备上都有重大改进。中州铝厂也按12O万吨/年混联法进行规划。由于市场、观念和金融等多方面的原因1993年一期20万吨/年烧结法投产后没有继续建设原来的“五O”工程计划搁置,形成了规模较小却对应高额的负债比例,投产后的问题使之成为众目关注的“老大难”。1990 年国家决策建设平果铝一期工程3O万吨/年氧化铝及电解铝厂。我国这个独一的拜耳法厂子于1995年顺利投产,不到两年即达产达标,给当时不太景气的我国氧化铝工业带来了希望。

3.9O年代我国氧化铝厂的状况。因种种原因,从80年代后期起,我国各氧化铝厂的状况一直不能令人满意,贵州、山西、中州等先后投产的烧成窑系统都出现了达不到设计能力的问题。当前的产能在1995年即基本形成,但在这前后的几年中,达产率一直很低,碱耗、汽耗、煤耗等居高不下为此原中国有色总公司曾多次组织研究氧化铝厂的问题。多年来,成本高,铝价偏低,企业普遍亏损或赢利能力低下。

企业财力困难是氧化铝厂的普遍状况,其客观原因来自投资体制。在新建的3个厂中除山西铝厂使用了一些拨改贷形成资本金外,另两厂基本上没有国家资本金,绝大部分靠贷款建设,而当时的贷款利率又十分高,曾达到15.30%,财务费用令企业无法承受。

1998年是我国氧化铝工业出现重大转折的一年。不仅平果铝业公司(以下简称平果铝)继续保持良好势头;山西铝厂产量超过100万吨;中州铝厂实现20万吨达产;贵州铝厂也超过了40万吨。碱耗是氧化铝厂运行状螺栓类夹具况的综合反映,这对我国的烧结法和混联法尤为明显。历史上年间,山东铝厂和郑州铝厂碱耗长期连续在100kg和 80kg以下,从1987年起,各氧化铝厂碱耗平均值大多在 150kg以上,有的年份甚至达到202kg,与这段时间氧化铝厂不景气恰成对应。也是从1998年起,平均碱耗回落到90kg;1999年为80kg; 2000年继续下降。1998年各厂成本也有较大幅度的下降。出现上述情况是多方面因素的饿综合效果。从企业内部来说,管理改进,观念更新,对新技术新设备的逐步适应,科技进步等均起到明显作用。价格因素仅在2000年有影响,因1999年氧化铝平均售价比上年还有所下降。

政府为帮助国有大中型企业走出困境,采取了一系列措施,氧化铝厂得益不少。如继续拨改贷之后又将经营基金、特别拨改贷等转为资本金;对平果铝专项注入11.5亿元资本金;从1996年起7次降低银行利率,长期借款利率由15.30%降到目前的6.21%;实施债转股,使中州铝厂这样的企业得到了喘息的机会。

近几年我国氧化铝厂的进步,给业内人士极大的鼓舞。人们确信,用一水硬铝石生产的氧化铝行业以进入良性循环,各厂积极挖潜,加大科技进度的步伐,以较少投入扩大产能,呈现一幅良好前景。

三、为改进氧化铝生产技术做出不懈努力

早在50年代我国工程师致力于开发用烧结法处理一水硬铝石时,世界上还有别的国家采用烧结法或使用一水硬铝石为原料,而现在,除独联体尚有霞石生产氧化铝外,大概只有希腊使用低硅一水硬铝石了。多年来,资源特性是我国氧化铝生产的一个劣势,然而总体超能力水平发挥,证明我们已经取得了长足的进步。以下着重从技术的角度回顾在氧化铝生产上的改进。

1.起步阶段:烧结治和混联法。我国开始生产氧化铝的初期,主要问题在于如何建立适合自身资源的、能稳定高产运行的1. 实验机的电源和油源必须按规定准确无误生产流程,并实现充分利用资源的目标。山东铝厂对烧结法在许多细节上作了改进。郑州铝厂原按串联法设计、投产初期不甚顺利,改为在熟料窑矿桨磨制时加入了矿石,“混联法”随之得名。经过努力,两个厂实现了当时的目标:碱耗分别为95kg和75kg,氧化铝总回收率达到90%。郑州铝厂混联法被授予全国科学大会奖。

2.降低能牦,扩大能力。早在6O年代中期,我国的工程师们就已认识到在某些环节可实现节能。当时就将直接通蒸汽加热脱硅改为间接加热并同时减少蒸发开展了工作。氢氧化铝流态化焙烧曾在几个厂进行过试验。对电耗也给予了足够的重视。由于当时的设备仪表水平等不能配套,以及由于文化大革命带来的干扰,使这些努力没能实现,但思路却一直留在人们脑海中。

在提出建设山西铝厂任务后,节能的目标首先集中到如何改变高压溶出直接加热问题。为此,曾向VAW公司运去1万吨矿进行管道化溶出试验,较后决定采用法铝方案。在我国靠前家百万吨级的氧化铝厂中,在节能和设备大型化方面可举出如下例子:管道预热和间接加热机械搅拦溶出,用专门的高压隔膜泵送料;大型固液分离设备:42m直径平底沉降槽,100(M2)辊式卸料转鼓过滤机,385(m2)单筒叶滤机,立盘种子过滤机;多层机械搅拌4500(M3)种分槽;1300吨/日闪速焙烧炉;4.5X110m烧成回转窑等。

平果铝使用A/S=5的铝土矿,完全用拜耳法处理,在降低能耗方面取得显著效果。除了采用上述烧窑外的大型高效节能设备外,平果铝还采用了 Kestner公司的降膜蒸发器,引进了砂状氧化铝技术,使生产技术水平有了进一步的提高,综合能耗仅为 15GJ/吨,达到世界先进水平。

还必须指出的是,环境保护问题也得到了足够重视。为实现赤泥排放指标,在山西铝厂赤泥推场采用了严格的防渗措施,在平果铝则率先采用了干法排放。基于烧结法赤泥可作为水泥原料的特点,山东铝厂的赤泥水泥厂已超过百万吨级。山西铝厂和平果铝在铝土矿土地复垦方面已可常规开展。

3.广泛深入开展技术革新和技术革命.努力降低成本。我国氧化铝生产面临两大挑战:对产量的迫切渴望和激烈的市场竞争。只有努力降低成本,才能在竞争中站住脚。为此,企业、研究、设计单位和院校提出了许多研究题目和革新的建议,其中不少经过试验成功地用于生产实践。限于篇幅仅列举以下各项:烧成回转窑模糊逻辑控制;多管间接加热连续脱硅;管道化溶出,有停留罐或没有停留罐;一水硬铝石双流法溶出;外流式自由降膜板式蒸发器;气体悬浮或循环沸腾焙烧炉,已取代本行业所有的焙烧回转窑。

科研工作中给予降低热耗以特别的重视。将拜耳法与混联法比较后,不难得出结论:后者是通过增加流程复杂程度、采用能耗高的烧结法来实现降低碱耗和提高氧化铝回收率的。平果铝的实践又表明:只有采用高品位矿拜耳法溶出,才可能全面获得优良指标。为了取消烧结法这个高耗能并且大量产生导致温室效应的 CO2的工艺,于9O年代初重新提出了通过选矿来提高进矿品位的课题。试验工作始终以现有混联流程为参照,进行效果的对比。结果表明,通过选矿可以用 A/S=5.7矿石产出 A/S=11.5的精矿,回收率达到 86.7%。用拜耳法处理精矿,总体上可比混联法节省能耗50%,降低制造成本8%,降低建设成本 15%。

矿一拜耳法的成果将首先在中州铝厂二期3O万吨/年中实现产业化。对传统的烧结法的改进也从未中止。在山东铝厂和中州铝厂都已突破了回转窑不能浇高铝硅比原料的传统观念的约束,通过提高熟料铝硅比增加产能。由于窑产能不变、湿法系统浓度提高,熟料中氧化铝含量的提高即可以使整个系统提产30%。中州铝厂和山东铝厂均已在生产中逐步实施。这一成果不仅改进了烧结法而且和选矿一拜耳法一起还会使我国铝土矿的利用格局发生变化。

四.关于氧化铝发展的安排和设想

我国氧化铝生产已超过400万吨/年的规模,开始有较为良好的表现。面对国内氧化铝短缺的日益加剧,加快发展不仅是当务之急,也是可能实现的。在1999年开始筹建中国铝业集团公司时,并未料到局面会如此迅速的改观。1999年6月国家从拉动经济的角度通过财政贴息支持工业企业的技术改造,给正在不断向上的各氧化铝厂带来了新的机遇。原中国铝业集团公司在国家有色局、国家经贸委等的支持下,逐步形成了发展氧化铝的设想,有的已经付诸实施。这一设想,可以归纳为一个三步走的计划。

靠前步:解决瓶颈环节,充分挖掘现有生产系统的潜力。由于以往分期建设或对局部环节进行改造,使不少氧化铝厂在各生产环节间存在能力不平衡。加强瓶颈环节改造,花费不多,即可取得显著提产效果。通过这种方式并结合技术进步可使贵州铝厂、中州铝厂、长城铝业公司郑州厂和山东铝厂的产能分别提高到 50万吨、45万吨、100万吨和77万吨。与1999年相比,约增产能70万吨。山西铝厂也可通过这种方式提高产能。这些项目一般可在年内完成。

第二步:将各氧化铝厂扩建到经济规模。在靠前步完成后,平果铝、中州铝的规模在世界上仍是比较小的,但各自均有发展的余地。平果铝二期已批准立项,可行性研究可在近期内获准;中州铝二期是实施选矿一拜耳法产业化的项目,国家计委正在加紧审理中;贵良好的成型加工性州铝厂有万吨的扩建余地,已作为国家经贸委第四批技改项目进行审理。这些项目实施后,中国铝业公司所属氧化铝厂的规模全部在80万吨以上,使成本进一步下降,竞争能力增强。总体可进一步增加产能约100万吨。

第三步;更大规模地扩建氧化铝厂。在决策山西、中州、平果三个新的氧化铝基地时,当地丰富的铝土矿、煤矿、便利的水、电供应以及交通条件,均适合建设大型基地。与国外一些超等规模的氧化铝厂相似,这几个厂的设计均留有充分的发展余地,而且在实施一期工程时基础设施均已基本完成。显然,在上述两步计划付诸实现之时,国内氧化铝厂供应紧缺状况依旧,对这三个厂以及长城铝郑州厂的大规模扩大建本是迟早的事。有关的前期准备工作应该在“十五”中起步。中国铝业公司已就此对有关企业的规划工作做出了安排。

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