⑴ 淺析中國鋁業中州分公司大力發展礦業循環經濟的主要途徑
摘要：本文總結了中國鋁業股份有限公司中州分公司以被列入國家首批循環經濟試點單位為契機，以科技創新為先導，倡導節能減排，大力發展礦業循環經濟的主要做法。
關鍵詞：循環經濟試點企業；礦業循環經濟；強化燒結法；選礦拜耳法；清潔生產；尾礦
中國鋁業股份有限公司中州分公司（以下簡稱「中州分公司」）是中國鋁業股份有限公司下屬氧化鋁生產企業，是我國鋁工業產業政策規劃優先發展的鋁工業基地。主要產品為冶金級氧化鋁和化學品氧化鋁。目前冶金級氧化鋁年產量180萬噸，年消耗鋁土礦360萬噸左右。
近年來，中州分公司牢固樹立「消除浪費無極限」和「鋁工業無廢物」的理念，大力發展循環經濟，以科技為支撐，以降本為重心，以標准化管理為平台，以群眾性參與為源泉，倡導節能減排，持續推進降本增效。2005年10月，中州分公司作為氧化鋁行業的惟一代表，被列入國家首批循環經濟試點企業名單。這更加堅定了中州分公司堅持以人為本、落實科學發展觀，創建資源節約型企業的信心和決心。
循環經濟是一種「資源→產品→再生資源」的經濟增長模式，是以資源的高效利用和循環利用為基本特徵的社會生產和再生產活動，是對「大量生產、大量消費、大量廢棄」的傳統粗放型經濟增長模式的根本變革，是建設節約型社會的重大舉措，體現了以人為本、可持續發展的本質要求，黨和國家已把發展循環經濟擺上了重要議事日程。
在新形勢下，尤其是和中州分公司一樣的典型資源消耗型企業，要實現中鋁公司「創建世界一流企業，打造中鋁公司百年老店」的目標和可持續發展，就必須把發展循環經濟，特別是大力發展礦業循環經濟作為一項十分緊迫而又重要的戰略任務，堅持不懈地抓緊抓好。
一、發展礦業循環經濟是中州分公司可持續發展的必然選擇
我國具有較豐富的鋁土礦資源，迄今已探明保有儲量為23 億噸，列居世界第四位，具備發展氧化鋁工業的資源條件。由於我國的鋁土礦與國外的不同，絕大部分屬於高鋁、高硅的一水硬鋁石型，80%以上的鋁土礦鋁硅比（A/S）在5～8之間，因此不能採用國外普遍採用的較為經濟的常規拜耳法生產氧化鋁。基於我國鋁土礦的特點，幾十年來我國採用和開發了鹼石灰燒結法和混聯聯合法氧化鋁生產工藝，並取得了鹼耗低和氧化鋁實收率高的成就，對發展我國鋁工業作出了重要貢獻。目前，這兩種方法已成為我國氧化鋁的主要生產方法，其生產能力佔全國總生產能力的90%。但是，這兩種生產方法與國外處理高品位鋁土礦的常規拜耳法比較，存在著以下缺點：
一是生產能耗高。每噸產品的綜合能耗是國內外拜耳法生產廠的2～4倍。在製造成本中，能耗費用占 50%左右，因而使生產成本居高不下。1998年每噸產品經營成本全國平均176美元，比國外約高36美元。
二是工藝流程長，建設投資大。對於大、中型氧化鋁廠建設工程來說，混聯法單位產品的建設投資比常規拜耳法高20%以上。
三是隨著我國鋁土礦品位的逐步下降，現有的混聯法廠的技術經濟指標將逐步惡化，製造成本將相應提高。
四是近幾年我國民營氧化鋁企業異軍突起，建設項目過多，礦山開采無序、過度。同時，受生產工藝的限制，對鋁土礦采富棄貧現象嚴重，使得鋁土礦資源更趨緊張。
上述缺點不利於我國氧化鋁工業的進一步健康、可持續發展。隨著能源價格的不斷上漲和鋁土礦品位的逐年下降，這種制約將變得日趨嚴重。
另據河南省國土資源廳的統計資料顯示，截至2005 年底，河南鋁土礦資源儲量為6.98億噸。從理論上講，按河南省氧化鋁的最終產能0.1億噸/年，鋁土礦單耗2.5計算，需鋁土礦量0.25億噸/年，其他非鋁行業需鋁土礦量0.05億噸/年，共需鋁土礦量0.3 億噸/年計算；鋁土礦開采按回採率60%計算，需消耗鋁土礦資源儲量0.5 億噸/年。為此，粗略估計河南鋁土礦資源的服務年限為6.98/0.5=13.96年。
由此可見，轉變傳統生產工藝方式，大力發展礦業循環經濟，加快建設節約型企業，走節約資源、保護環境、人與自然和諧相處的發展路子勢在必行，這是中州分公司可持續發展的必然選擇。為從根本上改變當前氧化鋁工業的狀態，中州分公司一方面以理論研究為基礎，通過調控生產過程中鋁硅的反應行為，提高過程物料中含鋁量，實現對燒結法的系統強化和創新。另一方面，積極推進選礦拜耳法生產氧化鋁新技術項目的產業化。同時，中州分公司大力開展節能減排，清潔生產，尾礦、赤泥的再利用等工作，以實現鋁工業的可持續發展，構建和諧社會。
二、中州分公司發展礦業循環經濟的主要做法
中州分公司始終堅持走產學研聯合與自主創新相結合的路子，以資源循環利用、環境保護、工藝設備改進等降本增效的難點作為科技攻關的重點。近年來，先後獲得200 多項科技成果，其中有20 多項屬國內外首創。有32 項科技成果通過省部級鑒定，13 項獲省部級二等獎；申報專利50 余項，其中40項被國家知識產權局受理，26項授權。該公司承擔的國家高技術產業化示範工程項目「30萬噸/年選礦拜耳法生產氧化鋁新技術產業化示範工程」和強化燒結法氧化鋁生產工藝的成功開發和工業應用，引起了國內外同行業的高度關注。其中，強化燒結法新工藝被國內知名專家稱為是我國氧化鋁生產理論的一場技術革命，並榮獲第八屆中國專利金獎和國家科技發明二等獎；選礦拜耳法高新技術的產業化實施，開創了世界上將選礦技術應用到氧化鋁生產的先河，為我國中低品位一水硬鋁石型鋁土礦生產氧化鋁找到了一條技術可靠、經濟合理的新型工藝路線；後加礦增濃溶出項目開創了氧化鋁行業在一條生產線上同時應用一水硬鋁石和三水軟鋁石的先河。這三項技術目前已成為中鋁公司氧化鋁生產的核心技術，並被國內權威人士公認為我國氧化鋁未來發展改變資源狀況、發展礦業循環經濟、提高核心競爭力和保證我國氧化鋁可持續發展的重大關鍵技術。
（一）改進傳統工藝，降低資源、能源消耗
燒結法生產氧化鋁工藝是生產氧化鋁最古老的工藝，存在能耗高、流程長、成本高的缺點。為改進該工藝，中州分公司與中南大學合作，利用先進適用技術改造提升傳統產業，取得了「強化燒結法生產氧化鋁新工藝」，並先後實施了產業化和改擴建項目，較傳統燒結法年增產30 萬噸，燒結法氧化鋁工藝能耗由1999 年的1821 千克標煤降至目前的1061 千克，能耗降低了41.7%，僅能源消耗一項，年可節約標准煤69 萬噸，年創經濟效益超過1億元。中州分公司還圍繞「強化燒結法生產工藝」的消化與吸收，通過全流程的技術攻關，使熟料窯運轉率由原來的不足90%提高到95%以上，窯台時產能從原來的58噸提高到63噸，窯齡由原來的不足120天提高到平均200天以上，從而使7 台熟料窯年產氧化鋁約105 萬噸左右，系統生產能力提高了50%以上。同時，中州分公司先後投入2000 余萬元，對熟料窯電收塵、熱電鍋爐除塵器、全廠工業廢水零排放等環保項目進行了改造，特別是利用國外先進技術，使熟料窯電收塵的外排塵量降低40%以上，大大低於國家規定的排放標准，年回收鹼725噸、水200萬噸，萬元產值污染物排放總量減少200%以上。
（二）積極研發新工藝，提高鋁土礦資源經濟服務年限
該公司圍繞國家「九五」重點科技攻關課題———「選礦拜耳法生產氧化鋁新工藝」開展攻關，並對工藝進行不斷完善，先後取得了「選擇性磨礦」、「雙流法溶出」、「選礦—拜耳法新工藝關鍵技術裝備研究開發及產業化應用」等多項科技成果。其中，「選礦—拜耳法新工藝關鍵技術裝備研究開發及產業化應用」獲中國鋁業公司第二次科技大會惟一的一項科技進步一等獎。該工藝於2004年投入生產實踐後，選礦拜耳法系統供礦鋁硅比從傳統的10 以上降至5.7 左右，為我國低品位一水硬鋁石型鋁土礦資源的充分利用開辟了一條有效途徑。據測算，通過應用選礦拜耳法新工藝，我省現在鋁土礦資源經濟服務年限可提高3倍以上。選礦拜耳法新工藝與國內主要採用的混聯法相比，建設投資可節省15%～20%，生產成本可降低10%，生產能耗可降低50%。同時，中州分公司應用了拜耳法溶出器後加礦增濃技術，在最後一個溶出器中加入國外的三水軟鋁石，生產能力將在少量增加投資的情況下，提高6萬噸，使熱能得以充分利用，不僅提高了產能，而且有利於生產砂狀氧化鋁，使氧化鋁單位投資比常規投資節約50%。該項目於2006年9月30日已一次投料試車成功。
（三）開發高附加值產品，優化產品結構，梯級利用資源
為充分利用燒結法生產氧化鋁的資源優勢，實現資源梯級利用的產業鏈。中州分公司不斷加大化學品氧化鋁的開發力度，先後自主開發了干白氫氧化鋁、超細氫氧化鋁和高白氫氧化鋁三大系列10餘種高新產品。其中，SH—M75干白氫氧化鋁被認定為國家級新產品，超細、高白氫氧化鋁被認定為河南省高新技術產品。產品不僅具有高附加值優勢，而且還具有環保優勢。其原料來自氧化鋁生產中間的溶液，而生產化學品氧化鋁的廢液可以返回氧化鋁生產，因此生產過程不產生任何污染，而且可降低氧化鋁生產成本，這是單獨的化學品氧化鋁廠無法比擬的。化學品氧化鋁的開發，使分公司的經濟活動成了一個「資源———產品———再生資源」的反饋式流程，物質和能源在經濟循環中得到合理和持久的利用，從而使「減量化、再利用、再循環」成為現實。目前，化學品氧化鋁生產規模達到了年產13萬噸的水平，產品白度一般均在94%以上，年出口創匯超過900萬美元。
（四）推進替代技術，循環利用能源
在推進替代技術方面，分公司不斷完善強化燒結法、選礦拜耳法、高溫雙流法溶出、塊煤代焦等先進技術及工藝；在推進減量技術方面：不斷改進氧化鋁間接加熱脫硅、母液管式降膜蒸發、高效CO2壓縮機等新設備的技術條件，使母液管式降膜蒸發技術首次應用於燒結法系統，使蒸汽消耗顯著降低。
（五）實施清潔生產，綜合利用資源
分公司先後投入4000餘萬元，對熟料窯電收塵、熱電鍋爐除塵器、工業廢水零排放等環保項目進行改造，並積極推進再利用技術。目前已實現了水（工業廢水零排放、赤泥回水、灰渣回水和蒸發回水的再利用）的多次利用；熱的梯級利用（高壓蒸汽發電、中壓蒸汽溶出、低壓蒸汽蒸發、乏汽用於加熱）；不僅實現工業廢水零排放，而且每年回收鹼700 余噸，水200萬噸。
（六）積極圍繞選礦尾礦、灰渣、赤泥的綜合利用開展科技攻關工作，延伸礦業循環之路
2003年，選礦拜耳法氧化鋁生產新工藝在中國鋁業中州分公司成功地實現了產業化生產。隨著中州分公司對選礦拜耳法工藝技術的不斷深入研究和二次開發，該工藝的各項經濟技術指標不斷優化，氧化鋁生產成本不斷降低，其技術優勢越來越顯著。
作為一項創新工藝，選礦拜耳法同時也帶來了一個新的課題：與常規拜耳法只有赤泥一種廢棄物相比，選礦拜耳法又多了一種廢棄物———鋁土礦浮選尾礦。隨著中州分公司選礦拜耳法兩條生產線持續穩定地運行，浮選尾礦的總排放量也越積越多，對中州分公司現有尾礦庫的長期穩定運行造成極大的壓力。因此，解決鋁土礦浮選尾礦的安全堆存和資源化利用問題成為選礦拜耳法產業化實施後亟待解決的重要難題。
鋁土礦浮選尾礦的資源化開發利用是一個新興的課題，也是一個技術難度較大的課題，既要從中獲得較好的經濟效益，又要盡可能實現浮選尾礦的零排放。對鋁土礦浮選尾礦綜合利用技術進行開發，不但能豐富和完善鋁土礦浮選尾礦資源化利用技術的內涵，促進新產業鏈的形成，建立新的經濟增長點，還能有效地降低浮選尾礦堆存過程中的環境和安全風險，實現鋁土礦浮選尾礦的零排放。具有資源、環境和生態效應，對我國氧化鋁生產企業實現循環經濟、良性發展、提高經濟效益具有重要的現實意義。
中國鋁業公司、中州分公司對鋁土礦浮選尾礦的安全堆存和資源化利用問題非常重視，在選礦拜耳法在中州分公司產業化伊始，就組織科技力量對此展開科技攻關。兩年來，經過中州分公司科技人員的不懈努力，《鋁土礦浮選尾礦膏體堆存技術研究》完成了全部研究內容，創新性應用膏體技術處理浮選尾礦，確立了以浮選尾礦漿液、配入基料、膠凝激發劑，按一定比例混合形成有一定強度的易膠結膏體，形成了鋁土礦浮選尾礦的膏體膠結堆存的技術。目前，該項技術已在中州分公司進入產業化實施階段。《鋁土礦浮選尾礦製取低溫陶瓷木材技術研究》在2005～2006 年完成了項目規定的全部研究內容，成功地開發出了鋁土礦浮選尾礦製取低溫陶瓷木材技術、鋁土礦浮選尾礦製取仿石材技術、鋁土礦浮選尾礦製取水泥混合材技術。《鋁土礦浮選尾礦製取鋁硅合金研究》在2006 年已在浮選尾礦除鐵技術上有較大突破，鋁土礦浮選尾礦製取鋁硅鐵合金研究正在進行中。
目前，灰渣干法堆存方案的可研報告已通過專家審查，2007 年年底前可實施完畢。尾礦及赤泥綜合利用方案已與相關院校合作開展攻關。
礦產資源是不可再生資源，日益緊張。所以，圍繞創建資源節約型企業，降低生產成本、實現工業廢棄物資源化利用、發展礦業循環經濟、提高產品產量和改善產品結構，從而提高企業競爭力，是類似中州分公司一樣的高能耗資源消耗型企業義不容辭和責無旁貸的責任。