我国铝工业的科技创新钮因健20081205

1、1 我国铝工业的科技创新我国铝工业的科技创新 钮因健钮因健 2008年11月2 铝是六十四种有色金属中产量、用量最多的金属。2007年电解铝产量1255万吨，氧化铝1945万吨。电解铝产量为当年十种常用有色金属总产量2360万吨的一半以上。 在经过近六十年的发展，我国已成为铝工业大国，在技术上也已登上了世界先进水平。 本世纪以来，铝工业比其它有色金属发展更快，产量增长快，技术升级快，产业结构调整快，建设速度快，建设规模扩张快。3 目前，铝工业在经济大环境下，遇到了前进中新困难，铝行业应从过热中冷静下来，反思发展中存在的问题，深入研究和探讨可持续发展的道路和措施。 要长期经受住价格、原料和需求的

2、波动，要提高抗风险的能力，最根本的就是进一步降低生产成本。 降低生产成本，一靠管理，二靠技术。加强管理，有一定的潜力，但不会太大。只有依靠科技进步，才是有效降低成本和保持长期可持续发展的根本出路。4 我国铝工业，氧化铝和电解铝技术装备水平均已达到或接近国际先进水平，进一步依靠科技进步节能、降耗和减排还有多大潜力？ 科技进步是无限的。只要树立创新精神，摆脱熟视无睹、墨守成规的惰性，敢于实践创新，铝工业科技进步一定会有更大发展，更大创新。也一定能依靠科技术步，克服当前暂时困难，开创更美好未来。 下面，就氧化铝和电解铝工业的科技创新提出一些粗浅的看法，与我国铝工业战线的同志们共同探讨。5一、历史的回

3、顾一、历史的回顾1、氧化铝工业的科技进步 我国氧化铝工业的发展史，是一部不断战胜一水硬铝石原料弊病的发展历史。这是世界上独一无二的具有中国特色的氧化铝工业技术发展史。 6 中国基本上没有三水铝石，氧化铝工业只能以一水硬铝石为原料，这是无法选择的客观事实。 占我国铝土矿储量60% 以上的河南、山西资源，是我国氧化铝工业开发最早、用量最大的资源。 河南、山西资源是高硅铝土矿 。他们不仅比三水铝石难溶，且含活性硅高。不能用国外常用的拜耳法生产氧化铝，而只能用相对能耗高的复杂的烧结法或联合法。7 氧化铝工业的技术进步一直把解决一水硬铝石原料的各种科技问题作为重点，开展了从原料选矿、磨矿、烧结、溶出、脱

4、硅、分解、沉降、过滤、蒸发、焙烧、自动控制和信息化管理，到提高产品质量、开发多品种、有价金属元素综合回收、赤泥综合利用、环境保护及生产安全等等方面全方位的研究和革新，取得了几百项科技成果，有效地解决了一水硬铝石原料生产氧化铝的各种技术难题，把我国氧化铝工业从落后被动的局面逐步提升到今天在世界上独树一帜，并可与发达国家抗衡的氧化铝大国的新局面。8氧化铝工业重大科技成果：1、高硅一水硬铝石原料脱硅： 烧结法是高能耗的化学法脱硅； 生产过程脱硅：高压脱硅，中压脱硅，常压 脱硅、深度脱硅、连续脱硅等等； 选矿脱硅。92、引进大型设备消化再创新： 山西铝厂引进仅适用三水铝石的拜耳法主要技术装备，用于我国

5、一水硬铝石原料，就遇到了问题，生产长期不能正常。山西铝厂经长达三年技科攻关，把引进的技术装备消化创新成为适用于一水硬铝石的新技术新装备。 平果铝厂的建设，采用了由山西铝厂经过吃螃蟹的经验，引进的技术装备采用了适应一水硬铝石原料的的各项参数，从而一次投产成功。103、加停留罐的管道化溶出： 一水硬铝石溶出温度高，易结疤，必须有适应于自身特点的溶出工艺和设备。由郑州轻金属研究院等研究成功的加停留罐的管道化溶出技术和装备，是适用于一水硬铝石原料溶出的自主创新。 九十年代中郑州铝厂从德国引进的管道化设备，是针对三水铝石原料的，当用我国一水硬铝石原料时就不能正常运转，尽管采取不断加长管道等一系列措施，耗

6、费了五六年时间，却始终不能成功。本世纪初，当采用了加停留罐技术，成功地获得了起死回生。现在这项技术已取代高压溶出器而广泛用于一水硬铝石型铝土矿的生产。114、富矿（强化）烧结: 烧结法是处理含硅高的一水硬铝石原料生产氧化铝的工艺，但是它却是一个能耗高的落后的生产工艺。为了降低烧结法的能耗、降低生产成本和提高产品质量，多年来开展了大量的研究工作，但是，始终没有获得重大突破。直到上世纪末，由于在理论上打破了传统的低铝硅比铝土矿三组分烧结的旧框框，自主研究成功了富矿（强化）烧结明显地降低了烧结法的能耗，从而使烧结法生产获得了重大的技术进步。122 2、铝电解工业的科技进步、铝电解工业的科技进步 我国

7、铝电解工业技术进步是围绕着发展预备槽展开的。自焙阳极电解槽环保差、电耗高、槽型小，影响了它的发展。预焙阳极电解槽是针对自焙槽的缺点，把自焙阳极改为在碳素厂预制阳极，这样就达到了改善环境、提高电流效率、降低电耗、易实现自动控制、易实现大型化等等目标，因而预焙槽的发展成为上世纪七、八十年代铝电解工业技术进步的方向。13 1、贵州铝厂160千安预焙槽的引进、消化和创新，打开了我国大型预焙槽发展的大门。 八十年代前我国电解铝生产是以60千安自备槽为主。七十年开始试设计了75和135千安的预焙槽。预焙槽真正发展是贵州铝厂160千安预焙槽的引进、消化和创新，以及相应配套技术装备的研究，逐步掌握了：电场、磁

8、场、和热场的三场设计技术；母线配置技术；槽壳和槽上部结构设计制造技术；预焙阳极制造技术；自动控制技术；自动加料技术；焙烧启动技术；整流及供电技术；烟气净化等环保技术等。青海铝厂应用。为大型预焙槽的发展打开了大门。14 2、280千安大型预焙槽研究开发成功，为我国电解铝工业技术登上世界先进水平奠定了基础。 19891994年，在国家支持下，由三大院为主，开展了280千安大型预焙槽科技攻关，获得圆满成功。标志我国已掌握了大型预焙槽设计、制造和生产技术。焦作万方首先应用自主研究的280千安预焙槽，平果铝厂开发了32台320千安大型预焙槽，依次，先后发展了160、180、200、220、280、300

9、、320、350、 400千安槽，600千安槽正在试验。2005年我国已全部淘汰了自焙槽。我国电解铝已从技术装备进口国变成出口国，已登上了世界先进技术的行列。15二、科技创新思路二、科技创新思路 我国铝工业已经到了必须依靠科技创新发展的新时期，也就是铝工业技术的继续发展已经到了必须超越别国的新时期。 已经没有多少国外技术可买了； 国外专有技术也难于引进了； 我国特有的技术问题只能靠自己解决； 要超越别人，只能依靠创新。161 1、氧化铝工业技术进步的方向和科技创新的思考：、氧化铝工业技术进步的方向和科技创新的思考： 我国氧化铝工业生产技术已经跻身于世界前列，对现有工艺技术的继续发展还有多大潜力

10、？创新可能性还有多大？回答是肯定的，技术发展潜力大，创新前景广阔。通过对氧化铝工业生产技术进步的多年实践和认识，通过对现有生产工艺流程衍变的分析，我认为目前我国氧化铝工业继续发展的技术关键，也就是科技创新点有以下几个方面，提出来与大家共同商讨：17(1)彻底解决硅的问题，就是彻底解决了我国氧化铝生产的原料问题，解决了我国氧化铝发展的技术关键。 占我国资源量60%的河南和山西资源是高硅一水硬铝石矿。由于氧化铝生产量的不断攀升，河南、山西优质低硅矿石越来越少，难以为继，企业被迫使用劣质高硅矿石，用矿质量最差企业的原料铝硅比已经降到5左右，生产成本大大提高，给这些氧化铝企业带来了极大的困难，形势十分

11、严峻。所以继续解决河南、山西矿石高硅铝土矿生产氧化铝的技术问题，仍然是我国氧化铝科技工作者主要的科技攻关任务。 18 目前解决硅的最好的办法，就是选矿-拜耳法。在最近氧化铝生产危机中，中铝中州分公司选矿-拜耳法的优越性就显示出了。但是至今对选矿-拜耳法还存在着陈旧的不计成本的“资源浪费”观，存在着能耗高且在国内不成熟的串联法与选矿-拜耳法的争论，因而选矿脱硅除了中州外，其它企业基本没有发展起来，就是已批建选矿厂的企业，也迟迟没有上马。当这次生产危机到来之时，这些企业就吃了大亏。我想从现在起不要再进行这种无为的争论了，赶快建设选矿厂，尽快解决原料问题，以保证企业的可持续发展。19 选矿脱硅还是新

12、生事物，在目前正浮选的基础上还有很多工作要做：要尽快突破反浮选的技术关键，使其早日用于生产 ；要解决尾矿的综合利用。我们正在进行尾矿生物脱铁和脱铁渣制砖的研究，有一定的成功可能性；要研究选矿外的铝土矿脱硅新方法；还要从技术上去开辟新的铝资源，如我们进行了从粘土中提取铝的研究，已经从粘土矿中获得了氧化铝，等等。20 (2)用创新的思路，大胆改革现有生产工艺，是保证我国氧化铝工业可持续发展的最好出路。 提出一个观点：我国氧化铝工业已经到了必须摆脱各种历史渊源，认真梳理现有生产工艺技术格局，忍痛割爱，保持先进，淘汰落后的时候了！只有这样，才能保证我国氧化铝工业的可持续发展，否则我们将永远处以被动的地

13、步。21提出这一观点的依据是：历史已经告诉我们每当氧化铝工业进入低谷时，首先遇到困难的是烧结法； 历史告诉我们只要原料条件合适，管理到位，拜耳法是抗市场风险能力相对高的工艺技术；中铝中州分公司选矿-拜耳法生产实践告诉我们，选矿-拜耳法是一个能耗低、生产成本低、抗风险能力强的好工艺。22提出以下两点建议与氧化铝界共商：下决心彻底淘汰纯烧结法工艺，企业进行产业结构和产品结构改造；下决心革除联合法的烧结法部分，将联合法企业逐步改造成为选矿-拜耳法企业。23 (3)拜耳法实际上是一个生产效率低的工艺，应该解放思想创新出新的更高效的、节能的、低成本的、环保的先进的工艺流程。 为什么拜耳法是低效的生产工艺

14、？因为它的种分效率只有50%左右，好容易花费大量能量和人力生产出来的氢氧化铝，只能有一半变成氧化铝产品，而另一半却重新返回系统，从而严重地浪费了能源和劳动力。所以拜耳法是一个生产效率低、浪费严重的相对落后的工艺。24 对于拜耳法种分分解率低的问题，其实氧化铝科技工作者是早已认识到的。 几十年来大家都在苦苦地研究提高种分分解率的方法。 由于研究者始终没有也不敢跳出书本规定的条条框框，始终受到拜耳老祖宗划定的两个专利,即“种分”和“种分母液再溶出”的束缚，始终在“拜耳循环”内打转转，因而研究也始终不能也不会有重大的创新。25 现在很多研究者还正在继续提出并进行着各种提高种分分解率的研究，都在取得新

15、的进步。 深信，只要用科学发展观的精神去解放思想，用科技创新的精神去开阔思路，突破“拜耳循环”的束缚，创新出比拜耳法更高效的、节能的、低成本的、环保的先进的工艺流程是完全有可能的，也一定能够实现的。26 (4)挖掘现有工艺技术节能降耗的潜力，以尽量降低生产成本，增加企业抗风险能力。 氧化铝生产能耗虽然低于电解铝，但是还是很高的。2007年氧化铝综合能耗为868.11千克标煤/吨，高于铜485.8千克标煤/吨、铅551.30千克标煤/吨。 节能是提高氧化铝生产竞争能力的一个重要方面。氧化铝生产能耗大的主要工序有：烧结法的熟料烧结、拜耳法的溶出，以及分解、蒸发和焙烧等环节。历年来，广大科技工作者已

16、经对这些耗能高的工序进行了许多研究，也已取得了重大成果，使生产能耗获得大幅度降低。但是氧化铝生产节能还有很大潜力，还有很多工作要做。 焙烧系统的节能是一个一直被忽视的角落。27 将氢氧化铝烧成氧化铝的焙烧过程中，氢氧化铝所含有的结晶水和附水将都被烧成蒸汽排入大气。焙烧中，吨氢氧化铝放出结晶水约0.346吨,加上氢氧化铝带入的约5%的附水，则焙烧一吨氢氧化铝排出的蒸汽量为0.4吨，约为2007年氧化铝行业新水单耗（4.28立方米/吨）的10%左右。此外，焙烧温度高达1000多度，焙烧过程中大量的热量又随蒸汽进入大气。所以抓紧研究焙烧系统水和热的回收是氧化铝工业节能减排可以立竿见影的课题，提请氧化

17、铝企业重视。28 (5)用创新的思想，加快资源综合利用的步伐。 氧化铝工业资源综合利用，是增加效益、保护环境的重要工作。多年来已经进行了大量的研究，金属镓的有效回收就是成功的实例。但是，铝土矿中含有许多有价元素，应该逐步研究回收的方法，特别是赤泥的利用至今仍是老大难的问题。综合利用要研究和解决的方面很多，在这里仅提出两个课题与大家探讨。29 一是铁的问题一是铁的问题。铝土矿矿山均伴生有铁矿资源。铁是我国紧缺资源，氧化铝行业搞好铁资源的综合回收，不仅为我国钢铁行业做出贡献，而且也为自身提高了经济效益。铁的回收，一是矿山，二是赤泥，三是选矿尾矿。铁回收的技术难题是赤泥和尾矿，特别是赤泥。赤泥回收铁

18、已进行了多年工作，最近平果企业用磁选回收出铁精矿，这是值得肯定的成绩，希望平果企业进一步把铁的回收率从30% 提到更高的水平。也希望其它氧化铝厂都能开展赤泥回收铁的研究，也希望企业与大专院校和研究单位合作，突破赤泥铁回收技术难关，以实现赤泥中铁的有效回收。30 二是赤泥碱的问题。赤泥的利用干了几十年，至今还没有很好的解决办法。赤泥利用至所以难以解决的根本原因是碱碱的问题。由于碱的存在，赤泥制水泥、制其它各种建筑材料，或复垦造田都受到了影响。所以赤泥利用的关键是碱，解决了碱的问题一切就迎刃而解了。山东铝厂等单位都进行过脱碱的研究，但是都没有成功，原因是经济不合理。但是，我们决不能放弃研究，一定要

19、用创新的思想去研究解决赤泥中碱的问题，我想只要不懈的努力，这个问题是一定会解决的，赤泥综合利用最终一定能实现。312 2、铝电解工业技术进步的方向和科技创新的设想、铝电解工业技术进步的方向和科技创新的设想 我国铝电解工业像氧化铝工业一样，在技术上也已登上了世界先进水平，今后技术上的发展难度将更大，因为我们已经站在了一定的高度，要攀登新的高峰，必须创新，也只有创新才能发展，才能前进。铝电解工业技术的方向在哪里？科技创新的目标是什么？我认为，除了继续提高现有电解槽技术指标和设计、生产水平外，铝电解工业的技术进步应集中到新型槽结构的研究和新型生产金属铝方法的研究上来。32 (1)预焙槽槽型扩大设计技

20、术和生产技术已成熟，应总结出最优的中国铝电解槽品牌，推向全世界。 近三十年研究，槽型从75KA槽发展到了400KA槽。近八年，迅速从几百台发展到一百多个企业的两万多台。这说明我国铝电解槽型设计和生产已经成熟，已没有多大技术障碍。 槽型的扩大已完全可以根据需要十分自然地发展起来，没有必要再花时间、经费和精力去进行专门扩大槽型的研究。33 已建大型预焙槽生产显示，槽型的扩大除了提高劳动生产力外，对生产技术指标的提高并没有多大的优越性。所以，无限追求扩大槽型是没有必要和没有意义了。 在槽型研究上倒应花精力去规范设计，制定设计标准，尽快结束各自一套，五花八门的局面。是我们应该总结出最优的中国电解槽品牌

21、，推向全世界的时候了。34 (2)加强新型结构电解槽的研究是大幅降低电耗和今后铝电解工业技术进步的方向和科技创新的目标。 铝电解工业是高能耗工业，正因为高能耗，所以就被国家列入了发展中宏观调控的目标，限制发展的对象。铝电解工业要继续生存和发展必须首先把降低电耗放在发展的首位，特别是这次生产、生存危机的到来，电价起到了重要的推波助澜的作用，这就更加显示出降低电耗的重要性和紧迫性。35 降低电耗一直是铝电解工业技术进步方向，贯串于铝电解工业发展的整个过程。历年来，几代科技工作者开展了从磁场设计、母线配置、阴阳极制备、炭素质量、炉衬材料、加料方式、电解质配比，直到自动控制、智能控制和信息化管理等等全

22、方位的研究，使综合交流电耗从早期的1700Kwh/吨左右降到了2007年的1441.29Kwh/吨接近世界的先进水平。我们已经站到了一个新的高度，要继续节能就必须开阔更广的思路，用创新的精神去实现技术的飞跃。根据多年研究和实践，我认为在现有铝电解节能技术研究（例如：低温电解、热效综合利用等等）的同时，应该着重新型结构电解槽的研究，这是继续节能的重要方向。36 新型结构电解槽的研究其实我们也已跟踪国外开展多年，例如：惰性阳极、导流槽等等都在研究中。最近东北大学冯乃祥教授发明了一种新型结构阴极，在重庆天泰铝业的支持和参与下，在三台168KA槽上应用半年，取得了槽电压降到3.8V以下、平均提高电流效

23、率1.36%、直流电耗降低1112Kwh/吨-Al的好成绩。一次节电一千度以上，这是十分了不起的历年最有成效的研究成果！这项成果我们已经组织示范推广，到时铝电解工业将可以实现全行业节电10%以上！这项技术还有继续节电的潜力，在推广中将继续研究，争取有更大的进步。37 冯乃祥教授的发明告诉我们，一味跟踪国外的研究不是一定能成功的，只有开阔思路，自主创新才能取得丰硕的成果。类似冯教授这样的创新还有没有可能呢？我认为是有的。下面提出一个大胆的设想，供铝电解界讨论和批评指正。 这个设想就是恢复自焙槽阳极自焙的优势，研究开发新型阳极自焙槽。这不是倒退吗？不是，因为我就是组织并和大家一起发展了预焙槽，消灭了自焙槽，深知倒退的严重性。所以，现在提出的不是倒退，而是发展，如果成功就是重大的发展。38 自焙槽被淘汰原因:1)自焙所产生的沥青烟气难治理，污染环境严重；2)实现自动控制困难；3)难于实现大型化;4)阳极中心部位散热不好，温度高，致使槽电压升高，相应电耗高 。 预焙槽能克服上述缺点，但自身也存在大的缺点：阳极更换带来了电场和热场的不稳定，造成了电能的损耗。此外，还有残极块的回收及损耗。 如果设想：能有一种底部能始终保持一个平面、且可连续下降不需更换的新型