l000 THHH H 0200120041[2003200420052006 233259.9282.8342.7433.6554.7667.1780.6934.92 口原铝消费量2425[2926353537042550025968710860 图4我国原铝产量与消费量(单位:万吨) 2002年前,生产集中度低是我国电解铝行业的一大突出特点,小铝厂遍地 开花造成环境管理的困难。2002年我国电解铝厂超过133家,平均产量不足3.3 万吨(产能4.1万吨)。2003年电解铝投资进入白热化发展阶段,截止年底,已 建成电解铝厂140余家,总生产能力833万吨,超过市场需求。虽有大型电解铝 项目陆续投产,但仍有较多能耗高、污染严重的自焙阳极电解槽小铝厂存在,企 业平均产能只达到5.7万吨,远低于国外电解铝厂19.25万吨的平均规模。 2004年后,由于氧化铝价格、电价增高及国家淘汰自焙槽和宏观调控、清 洁生产的要求,目前自焙电解槽系列已全部停产,电解铝厂建设朝大槽型、大规 模迅速发展。由于部分小电解铝厂关停,2005年电解铝厂降为98家,我国电解 铝行业的集中度有所提髙,平均规模超过10万吨。2006年,电解铝行业集中度 进一步提高,全国89家电解铝厂平均规模达到13.6万吨,平均产量为105047 万吨.其中产量超过20万吨的企业有14个,产量占到47%。 我国电解铝厂在全国范围内分布较广,2006年共分布于21个省、市、区, 产量在40万吨以上的有10个省、区,占全国总产量的85.9%,我国电解铝主要 分布情况见表3 表32006年我国电解铝生产能力、产量主要分布 单位:万t 序号 生产能力 产量 河南 210.72 山东 青海 山西 内蒙
6 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 原铝产量 233 259.9 282.8 342.7 433.6 554.7 667.1 780.6 934.92 原铝消费量 242.5 292.6 353.5 370 425 500.2 596.8 710 860 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 图 4 我国原铝产量与消费量 (单位：万吨) 2002 年前，生产集中度低是我国电解铝行业的一大突出特点，小铝厂遍地 开花造成环境管理的困难。2002 年我国电解铝厂超过 133 家，平均产量不足 3.3 万吨(产能 4.1 万吨)。2003 年电解铝投资进入白热化发展阶段，截止年底，已 建成电解铝厂 140 余家，总生产能力 833 万吨，超过市场需求。虽有大型电解铝 项目陆续投产，但仍有较多能耗高、污染严重的自焙阳极电解槽小铝厂存在，企 业平均产能只达到 5.7 万吨，远低于国外电解铝厂 19.25 万吨的平均规模。 2004 年后，由于氧化铝价格、电价增高及国家淘汰自焙槽和宏观调控、清 洁生产的要求，目前自焙电解槽系列已全部停产，电解铝厂建设朝大槽型、大规 模迅速发展。由于部分小电解铝厂关停，2005 年电解铝厂降为 98 家，我国电解 铝行业的集中度有所提高，平均规模超过 10 万吨。2006 年，电解铝行业集中度 进一步提高，全国 89 家电解铝厂平均规模达到 13.6 万吨， 平均产量为 105047 万吨.其中产量超过 20 万吨的企业有 14 个，产量占到 47%。 我国电解铝厂在全国范围内分布较广，2006 年共分布于 21 个省、市、区， 产量在 40 万吨以上的有 10 个省、区，占全国总产量的 85.9%，我国电解铝主要 分布情况见表 3。 表 3 2006 年我国电解铝生产能力、产量主要分布 单位：万 t 序号 地区 生产能力 产量 1 河南 263.3 210.72 2 山东 164.2 101.57 3 青海 96.7 81.07 4 山西 106.3 76.01 5 内蒙 99 67.91
甘肃 68.4 63.73 贵州 70.5 57.54 8 宁夏 55.66 59.8 47.05 四川 其它12省市区 1027.6 132 总计 935 数据来源:《中国铝业,2007年第3期》 电解铝是高能耗行业。“十五”期间,由于我国电解铝工业技术进步加快以 及加强了对节能降耗的重视,电解铝单位产品电耗大幅度下降,2000年至2004 年,铝锭生产直流电耗由14214kW/t-Al降至13672kWh/t-A1,综合交流电耗 由15480kW/t-A1降至14683kWh/t-A1。尤其是2004年淘汰自焙槽以来,200kA 以上预焙槽成为我国电解铝工业的主导槽型,而且350kA以上预焙槽实现规模化 生产,我国电解铝总体技术达到国际先进水平,大型电解铝预焙槽技术已进入世 界先进行列。槽技术的提高,有效降低了原铝直流电耗。2006年已有10家企业 原铝直流电耗低于13500kW/t-A1,其中云南铝业等5家企业原铝直流电耗低于 13200kWh/t-A1,达到世界先进水平。 但由于生产工艺的高耗电性和电解铝生产的过快增长,2005年我国电解铝 总耗电量高达1137.7亿kⅦ,占整个有色金属电力总耗量的80%(有色金属总电 耗约1419亿kWh),占全国总耗电量的4.59%。 1.2铝工业生产工艺 金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤:一是以铝土矿为 原料生产氧化铝,二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。 1.2.1采矿及选矿工艺 我国铝土矿开采以露天开采为主。通常铝土矿山选矿厂是将铝土矿进行破 碎、筛分至氧化铝工艺所需的粒度。但红土型铝土矿含泥多、品位低,需经洗矿 提高品位再送往氧化铝厂。图5、图6分别为我国典型的一水硬铝石铝土矿的选 矿工艺和红土型铝土矿洗选矿工艺流程的图例
7 6 甘肃 68.4 63.73 7 贵州 70.5 57.54 8 宁夏 58 55.66 9 云南 59.8 47.05 10 四川 41.4 41.72 其它 12 省市区 1027.6 132 总 计 1200 935 数据来源：《中国铝业，2007 年第 3 期》 电解铝是高能耗行业。“十五”期间，由于我国电解铝工业技术进步加快以 及加强了对节能降耗的重视，电解铝单位产品电耗大幅度下降，2000 年至 2004 年，铝锭生产直流电耗由 14214 kWh/t-Al 降至 13672kWh/t-Al，综合交流电耗 由 15480 kWh/t-Al 降至 14683 kWh/t-Al。尤其是 2004 年淘汰自焙槽以来，200kA 以上预焙槽成为我国电解铝工业的主导槽型，而且 350kA 以上预焙槽实现规模化 生产，我国电解铝总体技术达到国际先进水平，大型电解铝预焙槽技术已进入世 界先进行列。槽技术的提高，有效降低了原铝直流电耗。2006 年已有 10 家企业 原铝直流电耗低于 13500kWh/t-Al，其中云南铝业等 5 家企业原铝直流电耗低于 13200kWh/t-Al，达到世界先进水平。 但由于生产工艺的高耗电性和电解铝生产的过快增长，2005 年我国电解铝 总耗电量高达 1137.7 亿 kWh，占整个有色金属电力总耗量的 80%（有色金属总电 耗约 1419 亿 kWh），占全国总耗电量的 4.59%。 1.2 铝工业生产工艺 金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤：一是以铝土矿为 原料生产氧化铝，二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。 1.2.1 采矿及选矿工艺 我国铝土矿开采以露天开采为主。通常铝土矿山选矿厂是将铝土矿进行破 碎、筛分至氧化铝工艺所需的粒度。但红土型铝土矿含泥多、品位低，需经洗矿 提高品位再送往氧化铝厂。图 5、图 6 分别为我国典型的一水硬铝石铝土矿的选 矿工艺和红土型铝土矿洗选矿工艺流程的图例
铝土矿 粗碎 重板给矿机 振动筛 贮配矿仓 合格铝矿 T—粉尘产生源 至氧化铝厂 图5选矿工艺流程及排污节点图 红土型铝土矿 泥团(至采空区) 筛洗机 洗矿机 堆放场 浓密机 配矿堆场 底流分矿一—至排泥库 图例 合格铝土矿 废气源 滤饼(至采空区) 二 固废 图6铝土矿洗选矿工艺流程及排污节点图 1.2.2氧化铝生产工艺 从矿石提取氧化铝的生产方法多样,目前在工业上采用的是碱法,主要原料 是铝土矿、碱和石灰石,生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。氧化铝生产需消 耗大量蒸汽,因此我国氧化铝厂均建有自备热电厂。 各种生产工艺中,拜尔法工艺最简单,没有熟料烧成工序,因此能耗低,大气 染物排放量小,是氧化铝生产的最佳工艺。国际上90%以上的氧化铝是采用拜尔 法生产的,能耗一般在11~15GJ/t-A12O3,最低的甚至不到10GJ/t-A12O3。但 该生产方法只适用于处理铝硅比(A/S)8.0以上的铝矿。我国铝矿石(AS)相对较 低,而且以一水硬铝石为主,80%以上铝土矿的A/S为4~8。受矿石品种和技术水 平的限制,我国六大氧化铝厂仅有一家(红土型铝土矿)采用纯拜耳法工艺,其余 铝厂采用联合法、烧结法工艺(近年増加了选矿拜耳法、石灰拜耳法等) 自2000年来,我国对氧化铝生产工艺进行了多项改革,针对一水硬铝石矿 的性质,试验成功了选矿拜耳法和石灰拜耳法工艺,并已投入大型氧化铝生产项 目的建设,将有效降低能耗和减少污染。因此我国氧化铝生产采用的生产方法有 拜耳法、联合法、烧结法、石灰拜耳法和选矿拜耳法
8 重板给矿机 图例： T 粉尘产生源 粗 碎 铝土矿 T 振动筛 细 碎 T 中 碎 T T 合格铝矿 至氧化铝厂 贮配矿仓 T T 图例： 图2 铝土矿洗选矿工艺流程图 压滤机 滤 饼 (至采空区) 废气源 固废 T 废水 粗 碎 堆放场 至排泥库 水 底流分矿 筛洗机 浓密机 洗矿机 红土型铝土矿 手选 筛 分 中 碎 T 合格铝土矿 配矿堆场 细 碎 T 泥 团 (至采空区) T 1.2.2 氧化铝生产工艺 从矿石提取氧化铝的生产方法多样，目前在工业上采用的是碱法，主要原料 是铝土矿、碱和石灰石，生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。氧化铝生产需消 耗大量蒸汽，因此我国氧化铝厂均建有自备热电厂。 各种生产工艺中，拜尔法工艺最简单，没有熟料烧成工序，因此能耗低，大气污 染物排放量小，是氧化铝生产的最佳工艺。国际上 90％以上的氧化铝是采用拜尔 法生产的，能耗一般在 11～15 GJ/t-Al2O3，最低的甚至不到 10 GJ/t-Al2O3。但 该生产方法只适用于处理铝硅比(A/S)8.0 以上的铝矿。我国铝矿石(A/S)相对较 低，而且以一水硬铝石为主，80%以上铝土矿的 A/S 为 4～8。受矿石品种和技术水 平的限制，我国六大氧化铝厂仅有一家(红土型铝土矿)采用纯拜耳法工艺，其余 铝厂采用联合法、烧结法工艺(近年增加了选矿拜耳法、石灰拜耳法等)。 自 2000 年来，我国对氧化铝生产工艺进行了多项改革，针对一水硬铝石矿 的性质，试验成功了选矿拜耳法和石灰拜耳法工艺，并已投入大型氧化铝生产项 目的建设，将有效降低能耗和减少污染。因此我国氧化铝生产采用的生产方法有 拜耳法、联合法、烧结法、石灰拜耳法和选矿拜耳法。 图 5 选矿工艺流程及排污节点图 图 6 铝土矿洗选矿工艺流程及排污节点图
拜耳法工艺 铝矿石按比例与蒸发母液及液碱和石灰等,同时送入矿浆磨中,磨制成原矿 浆。原矿浆经预脱硅后送至溶出工序,矿石中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠转入 溶液。溶出后产生的赤泥(残渣)中含矿石中不溶杂质和反应生成的沉淀物。铝酸 钠溶液经稀释和赤泥分离后,送叶滤机进一步除去溶液中的残留固体物,所得精 液中加入氢氧化铝晶种进行搅拌分解,溶液中的氧化铝呈氢氧化铝结晶析出,溶 液与固体分离后,细粒返回作晶种,粗粒经热水多次洗涤去掉附着碱,然后送氢 氧化铝焙烧炉在高温下烧去附着水及结晶水,得成品氧化铝。与氢氧化铝分离的 种分母液用蒸汽蒸发浓缩后返回工艺处理下一批矿石。分离的赤泥经洗涤回收附 碱后,送赤泥堆场集中堆放。拜耳法工艺流程见图7。 b.碱石灰烧结法 铝土矿与石灰、碱粉、无烟煤以及生产返回的硅渣浆及炭分蒸发母液按比例 磨制成生料浆。生料浆送烧成窑烧成熟料。熟料破碎后与后面工序返回的调整液 按比例加入溶出磨进行磨细、溶出。溶出料浆经沉降进行赤泥分离,赤泥经洗涤 后送往赤泥堆场堆存。分离溢流加温、加压处理进行脱硅和钠硅渣分离,钠硅渣
9 a. 拜耳法工艺 铝矿石按比例与蒸发母液及液碱和石灰等，同时送入矿浆磨中，磨制成原矿 浆。原矿浆经预脱硅后送至溶出工序，矿石中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠转入 溶液。溶出后产生的赤泥(残渣)中含矿石中不溶杂质和反应生成的沉淀物。铝酸 钠溶液经稀释和赤泥分离后，送叶滤机进一步除去溶液中的残留固体物，所得精 液中加入氢氧化铝晶种进行搅拌分解，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝结晶析出，溶 液与固体分离后，细粒返回作晶种，粗粒经热水多次洗涤去掉附着碱，然后送氢 氧化铝焙烧炉在高温下烧去附着水及结晶水，得成品氧化铝。与氢氧化铝分离的 种分母液用蒸汽蒸发浓缩后返回工艺处理下一批矿石。分离的赤泥经洗涤回收附 碱后，送赤泥堆场集中堆放。拜耳法工艺流程见图 7。 b.碱石灰烧结法 铝土矿与石灰、碱粉、无烟煤以及生产返回的硅渣浆及炭分蒸发母液按比例 磨制成生料浆。生料浆送烧成窑烧成熟料。熟料破碎后与后面工序返回的调整液 按比例加入溶出磨进行磨细、溶出。溶出料浆经沉降进行赤泥分离,赤泥经洗涤 后送往赤泥堆场堆存。分离溢流加温、加压处理进行脱硅和钠硅渣分离，钠硅渣
石灰石 原矿浆制备 石灰石煅烧 石灰 焦碳 石灰乳制备 高压溶出 蒸汽 石灰乳 苛性碱 洗液 赤泥分离 碱液调 粗液 蒸发母液 控制过滤 赤泥过滤 结晶碱 结晶碱分离 精液降温 蒸汽 母液蒸发 种子分解 氢氧化铝分离 ■鲁TS 氢氧化铝洗涤过滤 废水·一废气 氢氧化铝一氢氧化铝焰烧 ▲一固废T粉尘 S二氧化硫 我品氧化铝 氧化铝包装 氧化铝 图7拜耳法生产工流程及排污节点图 及附液返回矿浆磨配料。分离溢液一部分经叶滤后送去种分槽进行种子分解,析 出氢氧化铝结晶经过热水洗涤、过滤后送去焙烧系统,用焙烧得合格的氧化铝, 种分母液送溶出系统作调整液。另外一部分加石灰乳深度脱硅,分离出的钙硅渣 及附液返回矿浆磨制系统配料,二次精液通入二氧化碳气进行碳酸化分解。分解 浆液分离后,氢氧化铝送去洗涤。碳分母液分别送去母液蒸发和溶出系统作调整 液,经蒸发的碳分蒸发母液送去矿浆磨制系统配料。 由于烧结法工艺增加熟料烧成、脱硅等工序,因此能耗和大气污染物排放量 均较拜耳法高1倍以上。烧结法工艺流程见图8
10 种分母液 氢氧化铝分离 水 固废 废水 图例 洗水 S 二氧化硫 废 气 T 粉尘 成品氧化铝 氢氧化铝洗涤过滤 氢氧化铝焙烧 氧化铝包装 氧化铝 氢氧化铝 水 石灰乳制备 苛性碱 粗 液 蒸发母液 结晶碱分离 蒸 汽 母液蒸发 结晶碱 苛 化 精液降温 种子分解 控制过滤 碱液调配 石灰乳 赤泥分离 高压溶出 稀 释 焦碳 石灰石煅烧 石灰 石灰石 原矿浆制备 滤渣 赤泥 赤泥过滤 赤泥堆场 分离底流 赤泥洗涤 洗 液 蒸 汽 洗水 破 碎 铝 矿 及附液返回矿浆磨配料。分离溢液一部分经叶滤后送去种分槽进行种子分解，析 出氢氧化铝结晶经过热水洗涤、过滤后送去焙烧系统，用焙烧得合格的氧化铝， 种分母液送溶出系统作调整液。另外一部分加石灰乳深度脱硅,分离出的钙硅渣 及附液返回矿浆磨制系统配料，二次精液通入二氧化碳气进行碳酸化分解。分解 浆液分离后，氢氧化铝送去洗涤。碳分母液分别送去母液蒸发和溶出系统作调整 液，经蒸发的碳分蒸发母液送去矿浆磨制系统配料。 由于烧结法工艺增加熟料烧成、脱硅等工序，因此能耗和大气污染物排放量 均较拜耳法高 1 倍以上。烧结法工艺流程见图 8。 图 7 拜耳法生产工艺流程及排污节点图