煤矸石“穿越”變剛玉

武玉婷 李建強

過去，只要你進入煤礦，一定會看到一座座山一樣的煤矸石。作為煤炭開采廢棄物，煤矸石堆放造成土地污染問題一直困擾著煤炭行業。今天，煤矸石成為多用途再生資源。在神華準能集團鋁工業園區，一座集煤炭開采、坑口發電及粉煤灰提取氧化鋁為一體的大型綜合能源企業已然屹立。

萬鑿出深山

千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。

20世紀90年代初期，在內蒙古自治區準格爾黑岱溝露天煤礦，把一塊塊“黑金”吃干榨凈，成為當時準能人面對的挑戰。一批年輕人開始了探索煤炭伴生資源的征程。十年求索，神華準能人嘗試了煤矸石高嶺土應用、粉煤灰制磚試生產等種種方法，然而這些應用附加值太低，不是準能人想要的。2004年，依托國家鼓勵利用劣質煤和煤矸石發電的有利政策，準能人先后建成2×150MW、2×330MW煤矸石發電廠，消化本地豐富的煤矸石，實現了煤炭資源的充分利用。

然而，矸石發電排放大量粉煤灰，既污染環境又浪費土地資源，將粉煤灰“變廢為寶”，成為縈繞在準能人心頭的新難題。經研究發現，準格爾煤田煤炭氧化鋁含量為10%到13%，燃燒后產生的粉煤灰中氧化鋁含量則高達40%到51%，準能人前行的方向豁然開朗。

氧化鋁俗稱“剛玉”，從黑色煤炭中提取白色氧化鋁并非易事。堿法制取氧化鋁是一種“加量法”，一噸粉煤灰加入6至7噸的石灰石，脫硅后再提氧化鋁，而這無疑又制造出更多的廢物，所以在世界范圍內一直沒有較為成功的工業化應用。神華準能人希望從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝是一個“減量化”的過程，于是想到了酸。

這是一種全新的工藝，從2004年開始，經過十幾年的努力，準能集團探索出“一步酸溶法”提取氧化鋁工藝。該工藝涉及粉煤灰提取氧化鋁、鎵回收及環保技術等三項技術，較于堿法工藝，用鹽酸從高鋁粉煤灰中溶出氧化鋁優勢明顯，“一步酸溶法”不僅適用于循環流化床高鋁粉煤灰，還適用于低品位鋁土礦和經簡單活化處理的煤粉爐粉煤灰。

自有乾坤在

心中自有乾坤在，守得云開見月明。

準能人獲得了核心工藝，“一步酸溶法”推向工業化生產還面臨著設備材料、環保技術和雜質去除三大難題。2009年正月初八，時值春節期間，準能集團郭昭華副總經理帶領著科研團隊開始尋找設備材料。當時在國內，滿足中試耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等條件的設備材料還沒有找到，設備材料難題已經困擾科研團隊兩年。科研團隊11天輾轉了13座城市，拜訪了16個廠家。當聽到合規材料應具備的條件時，各廠家技術人員紛紛不假思索地說“不可能”。

“不可能”斷然不是準能人尋找的答案。項目的前瞻性與準能科研團隊執著堅韌的科學精神，激發了許多科研單位與廠家的研發熱情——既然沒有這樣的材料，那就創造這樣的材料。

科研團隊協同各專業院所、設備廠家等40余家單位進行聯合攻關。2007年到2016年，準能人堅持不懈地探索與改進完善之后，全新的設備材料問世。資質機構監測得出：設備使用壽命在10年以上。

如何去除氧化鋁中的雜質？從國內到國際，行業都沒有定論，準能集團只能獨辟蹊徑。撞破南墻不回頭，科研團隊再一次投入到調研和實驗修正之中。撥云見日，準能人又開發出專有的除鐵、鈣等技術系統并研制了配套設備，成功解決了料漿除雜的技術難題。

環保達標成為工業化生產道路上最后一道攔阻。生產提煉氧化鋁排出的白泥、廢水、飄逸酸氣成為攻克焦點。根據白泥的特性，準能研究團隊開發出高附加值的橡塑填料、分子篩、白炭黑、地質聚合物；采用分級處理方式也實現了廢水“近零排放”和資源化利用；處置飄逸酸氣，準能人利用負壓回收、集中送入酸回收系統，制成鹽酸循環利用，達到了“近零排放”。粉煤灰提煉氧化鋁工藝也將走出實驗室，走進工廠。

云開見月明

思路決定出路，工藝決定品質。

2011年12月，神華準格爾礦產資源綜合利用示范基地揭牌，“煤炭伴生資源循環經濟產業項目100萬噸/年氧化鋁示范廠”奠基。2013年6月，氧化鋁工業化中試項目通過了中國有色金屬工業協會和煤炭工業協會的科技成果鑒定。從2011年到2016年，氧化鋁中試裝置經過了7次全流程運行，經歷了無數次“假設-實踐-推翻-再次假設”的驗證，最終得出可喜的成果。實驗表明：氧化鋁溶出率達到85-90%，產品氧化鋁化學品質達到國家冶金一級品標準，物耗能耗工藝參數指標達到預期目標，滿足項目技術經濟分析要求。

準能集團獨創的粉煤灰提取氧化鋁的特殊工藝“一步酸溶法”很快聲名四起，這是能源工業領域內一次深刻的技術變革。神華準格爾礦區被國土資源部和財政部聯合授予我國首批礦產資源綜合利用示范基地，并獲得中央財政支持資金8.4億元，這是迄今為止中央對綜合利用科技項目的最大資金扶持。“神華準格爾礦區煤炭伴生資源循環經濟產業項目”獲得國資委關于鼓勵資本驅動科技創新專項資金7億元。

邁步從頭越

在內蒙古自治區準格爾旗大路鋁工業園區，神華集團煤炭伴生資源循環經濟產業項目初步規劃建設6條生產線。投產后，預計可實現年收入1513億元，預計每年可創利潤329億元，繳納稅費169億元。在國家各部委和內蒙古自治區各級地方政府、神華集團的大力支持下，水保、地質災害評估，土地勘界報告，節能評估報告，環評報告以及各級發改委和神華集團的批文逐步到位。神華準能集團將采用混合所有制模式，引入外部投資者參與公司循環經濟產業項目的研發和建設，嘗試和其它經濟相互持股，探索混合所有制企業經營者和員工持股的有效途徑和辦法，實現投資主體多元化，全力推進粉煤灰提取氧化鋁項目。

準能集團核心研發團隊300余人專業齊全，新建立的產學研平臺與準能集團研發人員優勢互補，已成為項目建設的堅強后盾。雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。如今準格爾大路鋁工業園的土地上，一切欣欣向榮。