高鋁煤炭資源開發利用與循環經濟

一、高鋁煤炭資源分布規律

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（或稱為高鋁煤炭資源）。該煤種在火力發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。

統計表明，內蒙古自治區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。由于內蒙古自治區準格爾等煤田尚深部煤層有待進一步探明，內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、高鋁煤炭開發利用與高鋁粉煤灰排放情況

內蒙古自治區目前高鋁煤炭產能達到1億噸。初步統計，內蒙古中西部地區12個火力發電廠年產高鋁粉煤灰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，如果目前自治區所有產出的高鋁煤炭全部就地集中燃燒轉化，每年可產生高鋁粉煤灰3000萬噸，這表明現有高鋁煤炭產量中約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濟價值，使得寶貴的再生含鋁資源成為環境負擔，應當引起各級政府部門的高度重視。

三、科技創新與產業化實踐

經過多年來科技攻關與產業化實踐，大唐國際與清華大學合作開發了預脫硅—堿石灰燒結法高鋁粉煤灰提取冶金級氧化鋁并聯產活性硅酸鈣化工填料多聯產技術，并建成投產了粉煤灰年產20萬噸氧化鋁示范生產線，目前已實現連續穩定運行，2012年通過中咨公司的技術經濟評價，成為國內外首條粉煤灰提取氧化鋁生產線。

根據示范生產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，但綜合考慮聯產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模擴大和工藝優化對單位投資和生產成本的降低，由高鋁粉煤灰提取氧化鋁聯產活性硅酸鈣的工藝路線具有較強的市場競爭力。

與傳統工藝相比，以高鋁粉煤灰為主要原料提取每噸氧化鋁可節約鋁土礦2-3噸，節約石灰石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約和環境保護效果。

四、循環經濟產業鏈的構建與戰略意義

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”的循環經濟產業布局，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量，可產生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）優化我國能源和鋁產業布局，扶持西部地區發展特色優勢產業

1.優化國家火電布局，保障電力穩定安全

“十二五”期間，國家將嚴格控制東部地區新增火電規模，降低煤炭消耗強度，同時鼓勵西部地區依托大型煤田，有序建設大型煤電基地，輸煤輸電并重，增加遠距離輸電規模。未來較長時間，我國電力需求仍將持續增長，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。

統籌高鋁煤炭資源循環利用，大力發展變輸煤為輸電，建設我國電力遠距離、跨區域輸送最主要的電源基地，這對于優化國家火電布局、保障電力穩定安全供應意義重大。

2.優化我國鋁產業布局，有力促進節能降耗

我國鋁工業布局分布不均衡，氧化鋁主要分布在山東、河南、山西、廣西等地，產能占全國的80以上；電解鋁主要分布在河南、山東、內蒙、青海、寧夏等地區，產能占全國的60%以上；鋁加工產能主要分布在珠三角、長三角和中部地區，產能占全國的70%以上；形成了一方面將西部煤炭資源長距離運輸到東部地區燃燒發電，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氧化鋁，并將其長距離運送到西部能源豐富地區生產鋁錠，再將鋁錠長距離運輸到中東部發達地區進行深加工的不利模式。地域布局不協調的局面造成煤炭、氧化鋁、鋁錠長距離運輸，造成了大量能源的浪費，同時，由于鋁工業是能源密集型行業，中東部地區的能源和資源已無法支撐鋁工業的正常發展。依托西北地區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，降低綜合生產成本，不斷增強我國鋁產業的國際競爭力。

（三）打造循環經濟新模式，實現高鋁煤炭資源價值最大化

加強高鋁煤炭資源綜合開發利用，構建煤電鋁產業鏈，帶動冶金、化工、建材和裝備制造業等行業發展，形成緊密型產業體系，進一步調整產業結構和優化產業布局，帶動當地經濟發展。如將內蒙古自治區1億噸高鋁煤炭全部用于就地發電，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600萬噸電解鋁及深加工產品，同時還可產出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利用可實現產值1500億元，使高鋁煤炭資源增值近10倍；實現利稅300億元，同時直接增加就業3萬人，帶動產業鏈發展就業3萬人，減少煤炭外運6000萬噸。通過高鋁煤炭—電力—氧化鋁—鋁深加工的循環經濟產業鏈，實現了資源價值的最大化，從而推動內蒙古邊疆少數民族地區的社會經濟發展，大幅度增加就業人數，提高地方財政收入，促進邊疆少數民族地區和諧社會的建立。

五、 結論和建議

1.從高鋁煤炭資源的分布規律與資源特性入手，按照循環經濟的科學理念，大力開展科技攻關與產業示范，進行總體產業規劃布局，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上述循環經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。產業化應用中，為提高資源綜合利用的經濟效益，一方面要結合地區特點，盡量做到多種廢棄資源的協同利用，另一方面必須開發多聯產技術，搞好副產品的市場應用。

3.建議國家從鋁資源安全和循環經濟的高度，對高鋁煤炭資源實行保護性開采，并從產業規劃、資源配置、科技支撐、稅收優惠等方面制定相關政策，大力推進我國具有重大戰略意義特色循環經濟產業的發展。

（作者單位：大唐國際發電股份有限 公司內蒙古分公司）

責任編輯：康偉