高鋁煤炭資源開發(fā)利用與循環(huán)經(jīng)濟

一、高鋁煤炭資源分布規(guī)律

鄂爾多斯盆地是我國最重要的能源盆地之一，煤炭資源蘊藏量位居全國各盆地之首，由于其特殊的地質背景，在晚古生代煤層中賦存大量一水軟鋁石和高嶺石等富鋁礦物以及鎵、鈦等稀有元素，構成煤鋁鎵共生復合礦產(chǎn)（或稱為高鋁煤炭資源）。該煤種在火力發(fā)電廠燃燒后形成的粉煤灰中氧化鋁含量高達40%以上，相當于我國中級品位鋁土礦中氧化鋁的含量，是非常寶貴的再生含鋁礦物資源。

統(tǒng)計表明，內(nèi)蒙古自治區(qū)已探明高鋁煤炭儲量為236.4億噸，高鋁粉煤灰潛在蘊藏量62.5億噸，相當于目前我國鋁土礦已探明儲量的2倍。由于內(nèi)蒙古自治區(qū)準格爾等煤田尚深部煤層有待進一步探明，內(nèi)蒙古高鋁煤炭遠景資源量超過500億噸，是我國重要的鋁資源后備基地。

二、高鋁煤炭開發(fā)利用與高鋁粉煤灰排放情況

內(nèi)蒙古自治區(qū)目前高鋁煤炭產(chǎn)能達到1億噸。初步統(tǒng)計，內(nèi)蒙古中西部地區(qū)12個火力發(fā)電廠年產(chǎn)高鋁粉煤灰1180萬噸，歷年高鋁粉煤灰積存量已超過5000萬噸，其中氧化鋁含量為40-51%；從保護高鋁粉煤灰資源的角度分析，如果目前自治區(qū)所有產(chǎn)出的高鋁煤炭全部就地集中燃燒轉化，每年可產(chǎn)生高鋁粉煤灰3000萬噸，這表明現(xiàn)有高鋁煤炭產(chǎn)量中約2/3外運分散摻燒，大大降低了粉煤灰中氧化鋁含量，失去了提取氧化鋁的經(jīng)濟價值，使得寶貴的再生含鋁資源成為環(huán)境負擔，應當引起各級政府部門的高度重視。

三、科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化實踐

經(jīng)過多年來科技攻關與產(chǎn)業(yè)化實踐，大唐國際與清華大學合作開發(fā)了預脫硅—堿石灰燒結法高鋁粉煤灰提取冶金級氧化鋁并聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣化工填料多聯(lián)產(chǎn)技術，并建成投產(chǎn)了粉煤灰年產(chǎn)20萬噸氧化鋁示范生產(chǎn)線，目前已實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，2012年通過中咨公司的技術經(jīng)濟評價，成為國內(nèi)外首條粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)線。

根據(jù)示范生產(chǎn)線建設投資與實際運行情況，利用高鋁粉煤灰提取每噸氧化鋁的綜合成本為3000元左右，略高于目前氧化鋁的市場售價，但綜合考慮聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣和硅鈣渣水泥熟料的收益，以及隨著項目建設規(guī)模擴大和工藝優(yōu)化對單位投資和生產(chǎn)成本的降低，由高鋁粉煤灰提取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣的工藝路線具有較強的市場競爭力。

與傳統(tǒng)工藝相比，以高鋁粉煤灰為主要原料提取每噸氧化鋁可節(jié)約鋁土礦2-3噸，節(jié)約石灰石1.5-2噸， 減少赤泥排放1.5-2.0噸，減少CO2排放2.6噸，消化處理高鋁粉煤灰2.5噸，消化處理電石渣0.9噸，具有十分顯著的資源節(jié)約和環(huán)境保護效果。

四、循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈的構建與戰(zhàn)略意義

以高鋁粉煤灰提取氧化鋁為核心，結合特高壓外送電源建設，將高鋁煤炭資源就近定點燃燒，構建我國特色的“煤炭—電力—有色冶金—化工—造紙—建材”的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)布局，具有如下重要意義：

（一）保障我國鋁資源安全，緩解鋁土礦過度依賴進口的局面

按照目前高鋁煤炭的產(chǎn)量，可產(chǎn)生3000萬噸高鋁粉煤灰，全部轉化可提取氧化鋁1200萬噸左右，接近我國進口鋁資源量。按照已探明的高鋁煤炭儲量，其中高鋁粉煤灰的蘊藏量達62億噸，可使我國鋁資源保障年限延長30～40年。

（二）優(yōu)化我國能源和鋁產(chǎn)業(yè)布局，扶持西部地區(qū)發(fā)展特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)

1.優(yōu)化國家火電布局，保障電力穩(wěn)定安全

“十二五”期間，國家將嚴格控制東部地區(qū)新增火電規(guī)模，降低煤炭消耗強度，同時鼓勵西部地區(qū)依托大型煤田，有序建設大型煤電基地，輸煤輸電并重，增加遠距離輸電規(guī)模。未來較長時間，我國電力需求仍將持續(xù)增長，預計2015年火電裝機9.7億千瓦，比2010年增加2.8億千瓦，增量部分將主要來自蒙東、蒙西、山西、陜北和寧東煤電基地。

統(tǒng)籌高鋁煤炭資源循環(huán)利用，大力發(fā)展變輸煤為輸電，建設我國電力遠距離、跨區(qū)域輸送最主要的電源基地，這對于優(yōu)化國家火電布局、保障電力穩(wěn)定安全供應意義重大。

2.優(yōu)化我國鋁產(chǎn)業(yè)布局，有力促進節(jié)能降耗

我國鋁工業(yè)布局分布不均衡，氧化鋁主要分布在山東、河南、山西、廣西等地，產(chǎn)能占全國的80以上；電解鋁主要分布在河南、山東、內(nèi)蒙、青海、寧夏等地區(qū)，產(chǎn)能占全國的60%以上；鋁加工產(chǎn)能主要分布在珠三角、長三角和中部地區(qū)，產(chǎn)能占全國的70%以上；形成了一方面將西部煤炭資源長距離運輸?shù)綎|部地區(qū)燃燒發(fā)電，供應電解鋁及深加工的電力消耗，另一方面依靠晉、豫、黔、桂四省和沿海進口鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁，并將其長距離運送到西部能源豐富地區(qū)生產(chǎn)鋁錠，再將鋁錠長距離運輸?shù)街袞|部發(fā)達地區(qū)進行深加工的不利模式。地域布局不協(xié)調(diào)的局面造成煤炭、氧化鋁、鋁錠長距離運輸，造成了大量能源的浪費，同時，由于鋁工業(yè)是能源密集型行業(yè)，中東部地區(qū)的能源和資源已無法支撐鋁工業(yè)的正常發(fā)展。依托西北地區(qū)高鋁煤炭資源實施就地高效轉化利用，變輸煤輸電為輸送鋁深加工產(chǎn)品，將大幅度降低煤炭、電力、氧化鋁、鋁錠等運輸過程中的能源消耗，降低綜合生產(chǎn)成本，不斷增強我國鋁產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。

（三）打造循環(huán)經(jīng)濟新模式，實現(xiàn)高鋁煤炭資源價值最大化

加強高鋁煤炭資源綜合開發(fā)利用，構建煤電鋁產(chǎn)業(yè)鏈，帶動冶金、化工、建材和裝備制造業(yè)等行業(yè)發(fā)展，形成緊密型產(chǎn)業(yè)體系，進一步調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。如將內(nèi)蒙古自治區(qū)1億噸高鋁煤炭全部用于就地發(fā)電，可滿足1500萬千瓦外送電廠和1500萬千瓦鋁廠動力車間的燃料需求，產(chǎn)出的3000萬噸高鋁粉煤灰可提取1200萬噸氧化鋁，氧化鋁進一步深加工可生產(chǎn)600萬噸電解鋁及深加工產(chǎn)品，同時還可產(chǎn)出900萬噸活性硅酸鈣。初步測算，1億噸高鋁煤炭資源綜合開發(fā)利用可實現(xiàn)產(chǎn)值1500億元，使高鋁煤炭資源增值近10倍；實現(xiàn)利稅300億元，同時直接增加就業(yè)3萬人，帶動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展就業(yè)3萬人，減少煤炭外運6000萬噸。通過高鋁煤炭—電力—氧化鋁—鋁深加工的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了資源價值的最大化，從而推動內(nèi)蒙古邊疆少數(shù)民族地區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展，大幅度增加就業(yè)人數(shù)，提高地方財政收入，促進邊疆少數(shù)民族地區(qū)和諧社會的建立。

五、 結論和建議

1.從高鋁煤炭資源的分布規(guī)律與資源特性入手，按照循環(huán)經(jīng)濟的科學理念，大力開展科技攻關與產(chǎn)業(yè)示范，進行總體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局，是解決這一重大問題的根本途徑。

2.高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術突破是實現(xiàn)上述循環(huán)經(jīng)濟布局的核心和關鍵

該技術的實質是基于對高鋁粉煤灰資源特性的深入研究，實現(xiàn)其中氧化鋁和氧化硅資源的深度分離和全部資源化利用，達到變廢為寶、物盡其用的目的。產(chǎn)業(yè)化應用中，為提高資源綜合利用的經(jīng)濟效益，一方面要結合地區(qū)特點，盡量做到多種廢棄資源的協(xié)同利用，另一方面必須開發(fā)多聯(lián)產(chǎn)技術，搞好副產(chǎn)品的市場應用。

3.建議國家從鋁資源安全和循環(huán)經(jīng)濟的高度，對高鋁煤炭資源實行保護性開采，并從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、資源配置、科技支撐、稅收優(yōu)惠等方面制定相關政策，大力推進我國具有重大戰(zhàn)略意義特色循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（作者單位：大唐國際發(fā)電股份有限 公司內(nèi)蒙古分公司）

責任編輯：康偉