高铝粉煤灰提取氧化铝多联产技术开发与产业示范内蒙古科技厅 - 图文

项目名称：高铝粉煤灰提取氧化铝多联产技术开发与产业示范

一、推荐单位意见

该项目根据高铝粉煤灰的化学与物相组成特点，自主开发了“预脱硅-碱石灰烧结法”粉煤灰提取氧化铝多联产技术，并在实验室研究与半工业化试验的基础上，建成投产了年产20万吨氧化铝的多联产示范工程，研制开发出套管加热粉煤灰预脱硅、脱硅粉煤灰翻盘过滤、生料浆两段配制、低铝硅比烧成工艺、筒形溶出器+棒磨机溶出、活性硅酸钙制备、硅钙渣脱碱等多项关键工艺技术与装备，目前已实现连续稳定运行，主要产品达到国家相关行业质量标准，主要经济技术指标达到国家行业规范要求，成为国内外首条粉煤灰提取氧化铝示范生产线，被国家发改委确定为产业示范，开辟了国内外利用高铝粉煤灰生产氧化铝的新途径。

按照资源循环利用的科学理念，以高铝粉煤灰为主要原料开发了冶金级氧化铝、化学品氧化铝、活性硅酸钙、分子筛、高填料文化用纸、轻质硅酸钙保温材料、透水砖、硅钙板、道路材料、金属镓等十几种上下游产品，以高铝粉煤灰提取氧化铝为核心，建立了我国西部特色的高铝煤炭—发电—高铝粉煤灰—氧化铝—铝深加工—化工填料—造纸-绿色建材的循环经济产业链，对减轻粉煤灰造成的环境污染、保障我国铝工业资源安全、推进造纸建材等产业节能减排与升级具有重要战略意义和示范作用。

推荐为国家科学技术进步二等奖。

二、项目简介

本项目属于工业固废资源化利用与循环经济领域。

我国是世界第一燃煤及铝生产大国，粉煤灰排放量巨大而铝土矿资源短缺，粉煤灰提取氧化铝是关系到我国粉煤灰高值化利用与保障铝资源安全的重大问题。2003年，大唐国际托克托电厂因烟气净化发现了我国特有的高铝粉煤灰资源（Al2O3含量＞45%），进一步追溯其燃烧煤种，查明了鄂尔多斯盆地晚古生代煤田煤铝镓共生的资源特性，其中蕴藏铝资源量相当于我国铝土矿的3倍以上，具有十分广阔的开发利用前景。

研究发现高铝粉煤灰的物相组成以莫来石和非晶态氧化硅为主，据此特点开发了预脱硅—碱石灰烧结法高铝粉煤灰提取氧化铝联产硅产品的工艺技术，历经实验室研究（2004-2006年）、半工业化试验（2007-2008年）与工程示范（2009-2011年），在内蒙古托克托工业园区建设的高铝粉煤灰年产20万吨氧化铝示范生产线自2012年已实现连续稳定运行，主要经济技术指标达到或超过设计值，成为国内外首条商业化运行的粉煤灰提取氧化铝生产线，开创了我国粉煤灰提取氧化铝的产业路径。

其主要技术创新点如下：

（1）发明了化学预脱硅技术，开发了套管加热预脱硅、翻盘过滤脱硅灰等关键工艺设备，利用NaOH溶液首先脱除高铝粉煤灰中40%左右的氧化硅，将粉煤灰的铝硅比提高1倍以上，并显著提高粉煤灰的化学活性；

（2）发明了利用预脱硅产物制备新型非晶多孔材料—活性硅酸钙并实现碱回收的工艺技术和装备，开发了活性硅酸钙生产高填料文化用纸与功能塑料母粒等产品的应用技术；

（3）发明了适宜于脱硅粉煤灰烧结熟料提取氧化铝工艺技术，开发了生料浆两段配制、低铝硅比烧成工艺、回转窑自动看火、熟料筒形溶出器+棒磨机两段溶出等关键工艺与设备；

（4）发明了剩余硅钙渣与粉煤灰和脱硫石膏协同用于道路建设和生产绿色建材技术，解决了传统铝土矿生产氧化铝赤泥大量堆存的问题。

建立了我国粉煤灰提取氧化铝技术经济指标体系和工艺技术包，获授权国际发明专利1项，国家发明专利57项，发表学术论文45篇；该技术应用于内蒙古大唐国际再生资源开发公司高铝粉煤灰综合利用项目，2014至2016年累计实现产值933553.04万元，利润77689.31万元。经中咨公司和院士专家评审认为，该技术开辟了国内外粉煤灰资源化利用和利用非铝土矿生产氧化铝的新途径，总体技术在该领域达到国际领先水平。该项目被国家发改委确定为产业示范，在我国西北地区大规模推广应用，打造具有重大战略意义的高铝煤炭-发电-高铝粉煤灰-氧化铝-铝合金-化工填料-建材的循环经济产业布局。

三、客观评价

（一）项目的技术创新与先进性评价：“利用自主开发的预脱硅-碱石灰烧结法工艺技术建成投产了国内外首条粉煤灰提取氧化铝示范生产线，总体技术在该领域达到国际领先水平”。

1．内蒙古自治区科学技术厅科学技术成果鉴定结论

2008年12月26日，“粉煤灰综合利用生产氧化铝联产活性硅酸钙”项目通过内蒙古自治区科学技术厅科学技术成果鉴定；参加本次成果鉴定会的有东北大学陆钟武院士、北京矿冶研究总院孙传尧院士和邱定蕃院士。鉴定意见指出：针对高铝粉煤灰的资源特性，创造性地采取化学法预脱硅及碱石灰烧结法工艺技术，成功地生产出氧化铝及活性硅酸钙，开辟了国内外利用高铝粉煤灰生产氧化铝的新途径，为建立我国西部特色的煤炭—电力—高铝粉煤灰—有色金属—建材的循环经济产业链奠定了坚实的基础，对缓解我国铝土矿资源短缺、保障铝工业资源安全及减轻粉煤灰造成的环境污染具有重要战略意义和示范作用。项目选择正确，创新性强，经济效益和社会效益显著，具有重要战略意义和示范效应，总体技术在该领域达到国际领先水平（见附件9）。

2．国家科技支撑计划项目课题验收意见

2014年1月3日，国家科技支撑计划项目课题“高铝粉煤灰提取氧化铝工艺优化与多联产技术集成及大规模产业化示范”通过了成果验收；参加本次课题验收的专家有北京矿冶研究总院孙传尧院士、中国科技发展战略研究院黎懋明研究员等。课题验收意见指出：大唐国际运用自主开发的预脱硅-碱石灰烧结法高铝粉煤灰提取氧化铝技术，在内蒙古托克托工业园区建成投产了高铝粉煤灰年产20万吨氧化铝的多联产示范项目，主要经济技术指标达到或超过设计值，成为国内外首条粉煤灰提取氧化铝示范生产线；初步建立了粉煤灰提取氧化铝技术经济指标和工艺装备体系，在我国氧化铝行业首次编制完成了工艺技术包，为粉煤灰提取氧化铝的大规模产业化提供了技术支撑；粉煤灰工业化提取氧化铝核心技术的突破，开辟了国内外利用高铝粉煤灰生产氧化铝的新途径，对弥补我国铝土矿资源不足、保障我国铝工业战略安全及减轻粉煤灰造成的环境污染具有重要战略意义和示范作用，总体技术在该领域达到国际领先水平（见附件5）。

（二）项目的示范性与应用前景评价：“预脱硅—碱石灰烧结法”粉煤灰提取氧化铝示范项目为规模化利用高铝粉煤灰提供了技术支撑和工程示范作用”。 1．国家发改委《关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》（发改办产业【2011】310号）

2011年2月15日，国家发改委颁布了《关于加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》，意见指出：经过多年的科技攻关和产业示范，我国自主开发了利用高铝粉煤灰生产氧化铝的工艺技术。其中，最具代表性的是大唐集团开发的预脱硅—碱石灰烧结法工艺，采用该技术在内蒙古托克托工业园区建设的年产20万吨氧化铝示范生产线已投入运行，能耗、物耗等主要指标基本达到设计要求，产品质量符合国家标准，为规模化开发利用高铝粉煤灰提供了工程示范和技术支撑（见附件

8）。

2．中国国际工程咨询公司技术经济评价意见

2012年7月，大唐国际高铝粉煤灰年产20万吨氧化铝示范项目通过中国国际工程咨询公司组织的技术经济评价。综合评价意见指出：该项目通过多项工艺和设备改造，攻克许多技术难关，取得连续稳定生产的成功经验，主要技术经济指标接近或优于设计值。在总结工程技术、设计、运行经验的基础上，建立了氧化铝提取、能耗、物耗、水耗、废弃物排放等技术经济指标体系和实施考核办法。技术管理和操作水平基本适应生产要求。这些充分说明用“预脱硅-碱石灰烧结法”处理高铝粉煤灰生产氧化铝技术上是可行的。“预脱硅—碱石灰烧结法”年产20万吨氧化铝示范项目为规模化利用高铝粉煤灰提供了技术支撑和工程示范作用（见附件10）。

3．高铝粉煤灰年产50万吨氧化铝多联产工艺技术包评价意见

2012年12月15-16日，中国国际工程咨询公司组织专家对大唐国际编制完成的《高铝粉煤灰年产50万吨氧化铝工艺技术包》进行了评审。评审专家意见认为：工艺技术包是采用“预脱硅-碱石灰烧结法”从高铝粉煤灰中提取氧化铝技术的重要成果，在我国氧化铝行业尚属首创，具有良好的示范作用，对推广应用高铝粉煤灰生产氧化铝多联产技术有重要的意义（见附件11）。

（三）项目副产品应用技术评价：“该工艺技术达到国际（国内）领先水平”。 1．中国轻工业联合会技术鉴定结论

2013年5月，高铝粉煤灰脱硅产物制备活性硅酸钙生产高填料文化用纸技术通过中国轻工业联合会组织的鉴定。鉴定专家意见认为：该项目可节约造纸纤维原料，有利于我国煤电行业大宗工业固体废弃物的高值化利用，促进煤炭—电力—造纸产业循环经济的发展，符合节能减排、绿色环保的国家政策。项目经济、社会效益显著，推广应用前景广阔。该工艺技术达到国际领先水平，一致同意通过技术鉴定（见附件12）。

2．内蒙古自治区科技厅鉴定结论

2015年4月，粉煤灰提取氧化铝后硅钙渣生产路面路基材料技术通过内蒙古自治区科技厅的组织鉴定。鉴定专家意见认为：该项目采用硅钙渣、粉煤灰、脱硫石膏、矿渣等废弃资源协同利用的方式，研发出成本低、性能好的水化胶凝材料，已建成年消耗30万吨硅钙渣生产线，并进行了7000m2的道路铺设。该工艺技术达到国内领先水平，一致同意通过技术鉴定（见附件13）。

3．中国节能协会鉴定结论 2015年4月，硅酸钙-多凝泡沫玻璃复合保温材料工艺技术通过中国节能协会组织的鉴定。鉴定专家意见认为：硅酸钙-多凝泡沫玻璃复合保温材料与传统保温材料相比降低热力管道系统的热量损耗，实现了节能减排，符合国家节能环保产业政策。该工艺技术填补了国内空白，一致同意通过技术鉴定（见附件14）。

（四）获得重要奖励

1．获得2012年度中国资源综合利用协会科技进步一等奖（见附件15）。

2．获得2014年度内蒙古自治区科技进步一等奖（见附件16）。 3．国家发改委双百工程（见附件17）。

七、主要完成单位及创新推广贡献

第一完成单位：内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司

内蒙古大唐国际再生资源公司历经实验室研究、半工业化试验与年产20万吨氧化铝产业示范，自主开发建立了我国粉煤灰提取氧化铝的工艺技术和装备体系，被国家发改委确定为产业示范，在西北地区大规模推广应用，打造我国西部具有重大战略意义的高铝煤炭-发电-高铝粉煤灰-氧化铝-铝合金-绿色建材的循环经济产业布局。

1.提出高铝粉煤灰提取氧化铝的多联产技术路线，完成了高铝粉煤灰预脱硅-碱石灰烧结法提取氧化铝多联产技术的实验室研究；

2.完成了年产3000吨氧化铝的半工业化试验，获得了重要的工艺技术参数和设备选型；

3.建成投产高铝粉煤灰年产20万吨氧化铝多联产示范生产线，针对调试运行过程中发现的工艺与设备问题进行了百余项技术改造，实现连续稳定运行，主要技术经济指标达到或超过设计值，成为国内外首条粉煤灰提取氧化铝示范生产线。

第二完成单位：大唐国际发电股份有限公司

大唐国际发电股份有限公司为进一步节能降耗、延伸循环经济产业链，依托年产20万吨氧化铝示范生产线，大力开展工艺优化与副产品开发。

1.针对氧化铝生产的关键环节，开展现场试验、设备改造、技术优化和指标攻关，一些制约示范生产线生产的瓶颈问题逐步得到解决，对氧化铝的稳产达产和节能降耗起到了实质性作用；

2.优化副产物活性硅酸钙的生产工艺，改进产品质量，在造纸、橡塑、环保等领域开展应用研究开发，在高填料造纸与塑料功能母粒等领域取得重要成果；

3.在我国氧化铝行业首次完成粉煤灰年产50万吨氧化铝工艺技术包，受到中咨公司的高度评价，为推广应用粉煤灰提取氧化铝技术奠定了重要基础。

八、完成人合作关系说明

项目“高铝粉煤灰提取氧化铝多联产技术开发与产业示范”由大唐国际发电股份有限公司牵头完成,经过“十一五”和“十二五”期间的科技研发与产业化探索，在内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司建立了国内外首条粉煤灰提取氧化铝示范生产线，取得了系列创新与应用成果。完成人合作关系情况如下：

孙俊民，项目第一完成人，负责项目技术开发与产业化推广的全过程，制定高铝粉煤灰开发利用的总体路线和产业方向，确定了工艺技术路线、技术要点和实验流程，是项目关键技术和工业化推广的主要研究者。

苏杰，第二完成人，负责该项目产业化实施过程中的工艺优化和设备改造等工作。

孙振斌，第三完成人，负责该项目产业化实施过程中的工艺优化和设备改造等工作。

张生，第四完成人，负责该项目产业化实施过程中的工艺优化和设备改造等工作。

曹瑞忠，第五完成人，负责该项目产业化实施过程中的工艺优化和设备改造等工作。

陈刚，第六完成人，负责该项目产业化实施过程中的工艺优化和设备改造等工作。

邓忠贵，第七完成人，负责该项目产业化实施过程中的工艺优化和设备改造等工作。

洪景南，第八完成人，承担部分前期实验室研究与中试试验

周立平，第九完成人，负责硅钙渣用于道路建设和制备绿色建材产品技术开发。 陈晓霞，第十完成人，负责项目管理，成果集成与产业化推广。

完成人合作关系情况汇总表

序号 1 合作方式 共同获奖 合作者 （项目排名） 合作时间 合作成果 内蒙古自治区科技进步一等奖 证明材料 获奖证书 备注 孙俊民、曹瑞2010-2013 忠、孙振斌、张生 （1、5、3、4） 苏杰、洪景南（2、8） 2014-2014 2 论文合著 粉煤灰生料配比对熟料烧成温度及溶出性能的影响研究 高铝粉煤灰预脱硅工艺优化的研究 高铝粉煤灰预脱硅同步降低碱含量 粉煤灰制备活性硅酸钙过滤实验研究 高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的方法 一种利用脱硅碱液制备硬硅钙石的方法 论文公开发表 3 论文合著 张生、陈晓霞（4、10） 2010-2013 论文公开发表 4 论文合著 孙俊民、张生（1、4） 2010-2014 论文公开发表 5 论文合著 孙俊民、张生（1、4） 2010-2015 论文公开发表 6 共同知识产权 孙俊民、陈刚、2008-2013 陈晓霞（1、6、10） 专利获得授权 7 共同知识产权 洪景南、曹瑞2009-2015 忠、孙振斌（8、5、3） 孙俊民、陈刚、2008-2015 陈晓霞（1、6、10） 专利获得授权 8 共同知识产权 METHOD FOR 专利获得授CO-PRODUCTING 权 ALUMINA AND ACTIVATED CALCIUM SILICATE FROM HIGH-ALUMINA FLY ASH 提高粉煤灰铝硅比的装置 专利获得授权 9 共同知识产权 陈刚、孙俊民、2010-2012 孙振斌（6、1、3） 10 共同知识产权 苏杰、张生、2014-2016 邓忠贵（2、4、7） 张生、邓忠贵（4、7） 2014-2016 一种分料装置 专利获得授权 11 共同知识产权 一种粉料包装装置 专利获得授权 承诺：本人作为项目第一完成人，对本项目完成人合作关系及上述内容的真实性负责，特此声明。

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