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东北大学氧化铝生产技术发明破解世界性难题
作者:--       来源:中国有色金属工业网       发布时间:2016-01-19       浏览次数:553

      氧化铝是生产金属铝的基础原料,也在陶瓷、医药、电子、机械等行业用作有机反应催化剂、研磨剂、抛光剂、耐火材料等,与国民经济的关联度高达90%以上。我国氧化铝产量每年约5000万吨,约占世界的50%,是全球最大的氧化铝生产国。对氧化铝生产技术的创新和突破显得尤为重要。传统的生产氧化铝的拜耳法(使用率高达99%)存在两个基本缺陷:一是对铝土矿的品位要求高,二是产生大量高碱性赤泥。其中,平均每生产1吨氧化铝,附带产生1~2吨赤泥,且赤泥因无经济可行的利用方法而建坝推存,不但危害环境,而且占据大量空间。赤泥的利用是世界性难题。

      日前,中国有色金属工业协会在沈阳组织专家对东北大学张廷安教授团队完成的“大规模低成本无害化处理拜耳法赤泥技术”“钙化-碳化法高效利用中低品位铝土矿清洁生产氧化铝技术”进行了鉴定,一致认为两项技术成果均达到国际领先水平。例如,应用该技术处理铝硅比3.29的铝土矿,其氧化铝溶出率高达86%,较传统方法不到70%取得大幅提高;同时,使传统方法产生并无法利用的废弃物——高碱性赤泥,碱回收率提高95%以上,氧化铝回收率50%以上,变废为宝,破解了赤泥无法经济可行利用的这一世界性难题。

      目前,两项技术发明形成了15项系列发明专利、2项国际PCT专利,并在实验室建立了年处理5万吨的扩试规模试验线。

      我国铝土矿资源70%属于中低品位矿,大量需要进口,对外依赖度达50%以上。如何有效利用我国中低品位铝土矿一直是我国氧化铝工业的技术瓶颈问题。张廷安教授带领的特殊冶金创新团队从改变赤泥中平衡固相结构出发,经过十几年的潜心研究,提出了理论上不含碱、不含铝的新型结构的赤泥,由此取得以上两项技术发明,不仅从理论上摆脱了拜耳法生产氧化铝对铝土矿铝硅比品位的限制,实现了利用低品位铝土矿生产氧化铝;而且,实现大幅度降低赤泥中钠和铝的含量,从根本上解决了赤泥的大规模、低成本无害化和资源化,是氧化铝生产的颠覆性技术。

在技术创新的基础上,两项技术还在工业上进行了广泛实践。包括在赤泥出口直接进行高效、清洁利用;开发了钙化与碳化反应装置,建立了扩试示范系统等,为该技术的工业化提供了装备基础。

      技术的研发成功对我国的氧化铝工业具有重大意义,相当于可使我国铝土矿资源扩大2~3倍,延长铝土矿使用年限30年以上,可摆脱氧化铝行业对进口矿物的依赖。同时,使用该技术处理中低品位铝土矿,生产成本较现有方法每吨可降低400~500元;应用该技术将现有赤泥中的含碱量由4%~6%降低0.12%~0.20%,每吨赤泥经济效益可达150元以上,并且每年降低赤泥堆场运行维护费用6000万元以上。如果我国普遍采用该技术,氧化铝生产每年额外可获得经济效益500亿元,如现有的拜耳法赤泥全部采用该方法处理,则可以产生经济效益近千亿元,具有显著的社会效益和经济效益。