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[摘 要]高铝煤炭-电力-氧化铝-建材-铝深加工循环经济产业链，减少煤炭外运，缓解公路、铁路运输压力。保护环境
[关键词]循环经济；产业链；环境保护
中图分类号：TD98 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0071-01
1、 产业集群建设的背景
建设的背景
由于特殊的成矿背景，在我国内蒙古中西部和山西北部以及宁夏回族自治区石嘴山等地区的部分煤炭资源中，在煤层及矸石中赋存大量含铝矿物，其氧化铝含量达到9～13%，比其他地区的煤中氧化铝含量高出6～10个百分点，这种煤炭用于发电后产生的粉煤灰称为高铝粉煤灰，其氧化铝含量可达40～50%，是一种典型的含铝非铝土矿资源。是具有较高经济开发价值。
2、粉煤灰提取氧化铝工艺简介
高铝粉煤灰资源综合利用技术的开发和工业化试验、生产研究，在内蒙古就有多家企业，根据反应介质的不同各家企业在粉煤灰提取氧化铝的技术工艺路线也各有不同，主要有以下几种工艺
（一） 石灰石烧结法
（二） 预脱硅碱石灰烧结法
（三） 硫酸法
（四） 常压预脱硅碱石灰烧结法
（五） 盐酸法
3、产业集群建设规模及投资主体
高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目是以石灰石烧结法高铝粉煤灰提取氧化铝为切入点，上游利用高铝煤发电产生高铝粉煤灰，再利用高铝粉煤灰提取氧化铝、生产出的氧化铝电解形成金属铝并进一步深加工，下游利用提取氧化铝的副产品硅钙渣生产水泥熟料，提高产品的附加值，形成了高铝煤炭-电力-氧化铝-建材-电解铝-铝深加工的产业集群，产业集群建设规模为（以下面例子计算）：
3.1建设年产100万吨高铝粉煤灰提取氧化铝生产线，年产氧化铝100万吨和200吨/年金属镓，副产硅钙渣825万吨，可满足2×10000吨/天水泥熟料生产线的生产需求。可实现年产值36.6亿元、利税7亿元，安排就业2000人。
3.2建设年产2×10000t/d水泥熟料生产线，完全消化氧化铝生产排出的硅钙渣，消化产业链电厂排出的部分粉煤灰，可实现年产值13亿元、利税3.7亿元，安排就业500人。
3.3建设年产1000万吨水泥生产线，完全消化硅钙渣煅烧出的水泥熟料，消化产业链电厂排出的部分粉煤灰，可实现年产值5.2亿元，利税1.5亿元，安排就业500余人。
3.4产业集群建设4×350MW超临界高铝煤电厂，年发电量77亿度左右，主要用于年产50万吨电解铝的生产需求，增强电解铝的市场竞争力，可实现年产值20亿元、利税4.3亿元，安排就业600人。
3.5建设年产50万吨电解铝厂，年消化产业集群氧化铝厂生产出的氧化铝100万吨，可实现年产值56亿元、利税11亿元，安排就业2000人。
4、产业集群工艺方案分析
高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目是采用具有自主知识产权的石灰石烧结法粉煤灰提取氧化铝工艺方案，下面按照产业集群建设100万吨/年氧化铝并2×10000t/d水泥熟料和4×350MW超临界空冷机组并50万吨/年电解铝项目规模分析。
工艺分析
4.1 建设年产100万吨/年氧化铝生产线
产业集群的粉煤灰提取氧化铝项目是利用附近电厂堆存的高铝粉煤灰为原料，采用现在水泥生产的新型干法煅烧工艺，生产出的氧化铝熟料发生自粉化，用碱溶出其中的氧化铝，然后用拜耳法生产一级冶金砂状氧化铝，其主要的反应如下：
（1）氧化铝熟料煅烧：
7A1203+12CaCO3=12CaO.7AL2O3+12CO2
A1203+CaCO3=CaO.AL2O3+CO2
SiO2+2CaCO3=2CaO.SiO2+ 2CO2
（2）氧化铝熟料溶出：
12CaO.7AL2O3+12Na2C03+33H2O=14NaAL（0H）4+10NaoH+12CaCO3
CaO.AL2O3+Na2C03+8H2O = 2NaAL（0H）4+2NaoH +CaCO3
（3）粗氢铝的拜耳法溶出：
NaAL（0H）4+H20=AL（OH）3+NaOH
（4）焙烧
2AL（OH）3=AL203+3H20
4.2 建设2×10000t/d水泥熟料生产线
氧化铝生产的副产品硅钙渣，主要成分为硅酸二钙，采用新型干法水泥煅烧工艺，硅钙渣与另外加入的石灰石和产业集群项目电厂排出的粉煤灰反应生成了水泥熟料中主要矿物硅酸三钙、铝酸三钙等；与传统用石灰石煅烧水泥熟料相比，硅钙渣煅烧水泥熟料具有烧成温度低、烧成速度快，熟料窑的产能提高约30%。
4.3 建设4×350MW高铝煤电厂
发展超临界技术，提高火力发电的蒸汽参数、提高电厂效率，已成为当今工业先进国家火力发电技术的主要发展方向；高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目高铝煤电厂项目就是采用超临界燃煤发电机组，发电容量为35万千瓦，主蒸汽压力达到25兆帕以上，温度达到593-650℃或者更高的参数，并具有一次再热或二次再热循环的燃煤发电装置，具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点，机组热效率能够达到45%左右。
4.4 年产50万吨/年电解铝
本产业集群电解铝项目是选用420kA新型结构预焙阳极电解槽技术，成功地解决了电解槽生产过程中的磁流体稳定性问题、热平衡问题和槽壳变形问题，吨铝锭综合交流电耗小于13300kWh/t，这在国内和国外都具有绝对的竞争优势，形成具有领先优势的节能型电解槽系列，代表着目前鋁电解槽的最先进技术，可使企业产生更好的经济效益和社会效益。
5、高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目建设的意义
该产业集群项目是以高铝粉煤灰综合利用为宗旨，以粉煤灰提取氧化铝项目为产业集群的切入点，将高铝煤炭、电厂、氧化铝厂、水泥熟料、电解铝厂的建设紧密结合，形成了高铝煤炭-电力-氧化铝-建材-电解铝-铝深加工的循环经济产业集群。
5.1、可以解决内蒙古周边地区现有燃煤电厂和规划建设燃煤电厂外排粉煤灰堆存问题，减少粉煤灰对周边环境的污染。
5.2、从废弃物粉煤灰中提取氧化铝、金属镓等物质，提取完的废渣作为煅烧水泥熟料的原料而加以综合利用，真正实现了粉煤灰变废为宝，梯级循环利用的目的，而且提高了石灰石循环利用效率，节约了宝贵的石灰石、砂岩、页岩等资源。
5.3、产业集群的燃煤电厂100%电能在煤-电-铝-建材-电解铝-铝材深加工的循环产业集群及工业园中就地消费，实现了高铝煤的就地转化，对减少内蒙西部煤炭外运，缓减周边公路、铁路的运输压力具有积极作用；同时减少了内蒙西部电力外送、减少了电力远距离输送时的损耗、减少了特高压输电线的建设。
5.4、整个循环经济产业集群在生产过程中没有污水、废弃物排放，真正实现了对环境的零污染和零排放，产品的市场竞争能力强，具有很强的抗风险能力和良好的经济效益，而且对增加地方的就业率、发展地方经济、实现当地经济又好又快发展有着深远的意义。
6、结论
高铝粉煤灰资源综合利用项目，为发展地方经济，提高高铝粉煤灰利用价值，实现资源的综合利用，意义重大。
参考文献
[1] 煤炭产业链低碳经济发展模式研究——以煤-焦-电-建材产业链为例吴玉萍，刘娅楠，吕小师-《内蒙古煤炭经济》-2013-被引量： 4.
[2] 粉煤灰提取氧化铝项目获成功探索煤、电、灰、铝、水泥共生循环经济模式陈丹江-全国镁盐行业年会暨镁化合物分会成立大会-2012-被引量： 0.
[3] 依托高铝煤炭资源建立循环经济产业链杜娟-《环境保护与循环经济》-2014-被引量： 0.
[关键词]循环经济；产业链；环境保护
中图分类号：TD98 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0071-01
1、 产业集群建设的背景
建设的背景
由于特殊的成矿背景，在我国内蒙古中西部和山西北部以及宁夏回族自治区石嘴山等地区的部分煤炭资源中，在煤层及矸石中赋存大量含铝矿物，其氧化铝含量达到9～13%，比其他地区的煤中氧化铝含量高出6～10个百分点，这种煤炭用于发电后产生的粉煤灰称为高铝粉煤灰，其氧化铝含量可达40～50%，是一种典型的含铝非铝土矿资源。是具有较高经济开发价值。
2、粉煤灰提取氧化铝工艺简介
高铝粉煤灰资源综合利用技术的开发和工业化试验、生产研究，在内蒙古就有多家企业，根据反应介质的不同各家企业在粉煤灰提取氧化铝的技术工艺路线也各有不同，主要有以下几种工艺
（一） 石灰石烧结法
（二） 预脱硅碱石灰烧结法
（三） 硫酸法
（四） 常压预脱硅碱石灰烧结法
（五） 盐酸法
3、产业集群建设规模及投资主体
高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目是以石灰石烧结法高铝粉煤灰提取氧化铝为切入点，上游利用高铝煤发电产生高铝粉煤灰，再利用高铝粉煤灰提取氧化铝、生产出的氧化铝电解形成金属铝并进一步深加工，下游利用提取氧化铝的副产品硅钙渣生产水泥熟料，提高产品的附加值，形成了高铝煤炭-电力-氧化铝-建材-电解铝-铝深加工的产业集群，产业集群建设规模为（以下面例子计算）：
3.1建设年产100万吨高铝粉煤灰提取氧化铝生产线，年产氧化铝100万吨和200吨/年金属镓，副产硅钙渣825万吨，可满足2×10000吨/天水泥熟料生产线的生产需求。可实现年产值36.6亿元、利税7亿元，安排就业2000人。
3.2建设年产2×10000t/d水泥熟料生产线，完全消化氧化铝生产排出的硅钙渣，消化产业链电厂排出的部分粉煤灰，可实现年产值13亿元、利税3.7亿元，安排就业500人。
3.3建设年产1000万吨水泥生产线，完全消化硅钙渣煅烧出的水泥熟料，消化产业链电厂排出的部分粉煤灰，可实现年产值5.2亿元，利税1.5亿元，安排就业500余人。
3.4产业集群建设4×350MW超临界高铝煤电厂，年发电量77亿度左右，主要用于年产50万吨电解铝的生产需求，增强电解铝的市场竞争力，可实现年产值20亿元、利税4.3亿元，安排就业600人。
3.5建设年产50万吨电解铝厂，年消化产业集群氧化铝厂生产出的氧化铝100万吨，可实现年产值56亿元、利税11亿元，安排就业2000人。
4、产业集群工艺方案分析
高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目是采用具有自主知识产权的石灰石烧结法粉煤灰提取氧化铝工艺方案，下面按照产业集群建设100万吨/年氧化铝并2×10000t/d水泥熟料和4×350MW超临界空冷机组并50万吨/年电解铝项目规模分析。
工艺分析
4.1 建设年产100万吨/年氧化铝生产线
产业集群的粉煤灰提取氧化铝项目是利用附近电厂堆存的高铝粉煤灰为原料，采用现在水泥生产的新型干法煅烧工艺，生产出的氧化铝熟料发生自粉化，用碱溶出其中的氧化铝，然后用拜耳法生产一级冶金砂状氧化铝，其主要的反应如下：
（1）氧化铝熟料煅烧：
7A1203+12CaCO3=12CaO.7AL2O3+12CO2
A1203+CaCO3=CaO.AL2O3+CO2
SiO2+2CaCO3=2CaO.SiO2+ 2CO2
（2）氧化铝熟料溶出：
12CaO.7AL2O3+12Na2C03+33H2O=14NaAL（0H）4+10NaoH+12CaCO3
CaO.AL2O3+Na2C03+8H2O = 2NaAL（0H）4+2NaoH +CaCO3
（3）粗氢铝的拜耳法溶出：
NaAL（0H）4+H20=AL（OH）3+NaOH
（4）焙烧
2AL（OH）3=AL203+3H20
4.2 建设2×10000t/d水泥熟料生产线
氧化铝生产的副产品硅钙渣，主要成分为硅酸二钙，采用新型干法水泥煅烧工艺，硅钙渣与另外加入的石灰石和产业集群项目电厂排出的粉煤灰反应生成了水泥熟料中主要矿物硅酸三钙、铝酸三钙等；与传统用石灰石煅烧水泥熟料相比，硅钙渣煅烧水泥熟料具有烧成温度低、烧成速度快，熟料窑的产能提高约30%。
4.3 建设4×350MW高铝煤电厂
发展超临界技术，提高火力发电的蒸汽参数、提高电厂效率，已成为当今工业先进国家火力发电技术的主要发展方向；高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目高铝煤电厂项目就是采用超临界燃煤发电机组，发电容量为35万千瓦，主蒸汽压力达到25兆帕以上，温度达到593-650℃或者更高的参数，并具有一次再热或二次再热循环的燃煤发电装置，具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点，机组热效率能够达到45%左右。
4.4 年产50万吨/年电解铝
本产业集群电解铝项目是选用420kA新型结构预焙阳极电解槽技术，成功地解决了电解槽生产过程中的磁流体稳定性问题、热平衡问题和槽壳变形问题，吨铝锭综合交流电耗小于13300kWh/t，这在国内和国外都具有绝对的竞争优势，形成具有领先优势的节能型电解槽系列，代表着目前鋁电解槽的最先进技术，可使企业产生更好的经济效益和社会效益。
5、高铝粉煤灰资源综合利用产业集群项目建设的意义
该产业集群项目是以高铝粉煤灰综合利用为宗旨，以粉煤灰提取氧化铝项目为产业集群的切入点，将高铝煤炭、电厂、氧化铝厂、水泥熟料、电解铝厂的建设紧密结合，形成了高铝煤炭-电力-氧化铝-建材-电解铝-铝深加工的循环经济产业集群。
5.1、可以解决内蒙古周边地区现有燃煤电厂和规划建设燃煤电厂外排粉煤灰堆存问题，减少粉煤灰对周边环境的污染。
5.2、从废弃物粉煤灰中提取氧化铝、金属镓等物质，提取完的废渣作为煅烧水泥熟料的原料而加以综合利用，真正实现了粉煤灰变废为宝，梯级循环利用的目的，而且提高了石灰石循环利用效率，节约了宝贵的石灰石、砂岩、页岩等资源。
5.3、产业集群的燃煤电厂100%电能在煤-电-铝-建材-电解铝-铝材深加工的循环产业集群及工业园中就地消费，实现了高铝煤的就地转化，对减少内蒙西部煤炭外运，缓减周边公路、铁路的运输压力具有积极作用；同时减少了内蒙西部电力外送、减少了电力远距离输送时的损耗、减少了特高压输电线的建设。
5.4、整个循环经济产业集群在生产过程中没有污水、废弃物排放，真正实现了对环境的零污染和零排放，产品的市场竞争能力强，具有很强的抗风险能力和良好的经济效益，而且对增加地方的就业率、发展地方经济、实现当地经济又好又快发展有着深远的意义。
6、结论
高铝粉煤灰资源综合利用项目，为发展地方经济，提高高铝粉煤灰利用价值，实现资源的综合利用，意义重大。
参考文献
[1] 煤炭产业链低碳经济发展模式研究——以煤-焦-电-建材产业链为例吴玉萍，刘娅楠，吕小师-《内蒙古煤炭经济》-2013-被引量： 4.
[2] 粉煤灰提取氧化铝项目获成功探索煤、电、灰、铝、水泥共生循环经济模式陈丹江-全国镁盐行业年会暨镁化合物分会成立大会-2012-被引量： 0.
[3] 依托高铝煤炭资源建立循环经济产业链杜娟-《环境保护与循环经济》-2014-被引量： 0.