煤矸石“穿越”变刚玉

武玉婷 李建强

过去，只要你进入煤矿，一定会看到一座座山一样的煤矸石。作为煤炭开采废弃物，煤矸石堆放造成土地污染问题一直困扰着煤炭行业。今天，煤矸石成为多用途再生资源。在神华准能集团铝工业园区，一座集煤炭开采、坑口发电及粉煤灰提取氧化铝为一体的大型综合能源企业已然屹立。

万凿出深山

千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。

20世纪90年代初期，在内蒙古自治区准格尔黑岱沟露天煤矿，把一块块“黑金”吃干榨净，成为当时准能人面对的挑战。一批年轻人开始了探索煤炭伴生资源的征程。十年求索，神华准能人尝试了煤矸石高岭土应用、粉煤灰制砖试生产等种种方法，然而这些应用附加值太低，不是准能人想要的。2004年，依托国家鼓励利用劣质煤和煤矸石发电的有利政策，准能人先后建成2×150MW、2×330MW煤矸石发电厂，消化本地丰富的煤矸石，实现了煤炭资源的充分利用。

然而，矸石发电排放大量粉煤灰，既污染环境又浪费土地资源，将粉煤灰“变废为宝”，成为萦绕在准能人心头的新难题。经研究发现，准格尔煤田煤炭氧化铝含量为10%到13%，燃烧后产生的粉煤灰中氧化铝含量则高达40%到51%，准能人前行的方向豁然开朗。

氧化铝俗称“刚玉”，从黑色煤炭中提取白色氧化铝并非易事。碱法制取氧化铝是一种“加量法”，一吨粉煤灰加入6至7吨的石灰石，脱硅后再提氧化铝，而这无疑又制造出更多的废物，所以在世界范围内一直没有较为成功的工业化应用。神华准能人希望从粉煤灰中提取氧化铝的工艺是一个“减量化”的过程，于是想到了酸。

这是一种全新的工艺，从2004年开始，经过十几年的努力，准能集团探索出“一步酸溶法”提取氧化铝工艺。该工艺涉及粉煤灰提取氧化铝、镓回收及环保技术等三项技术，较于碱法工艺，用盐酸从高铝粉煤灰中溶出氧化铝优势明显，“一步酸溶法”不仅适用于循环流化床高铝粉煤灰，还适用于低品位铝土矿和经简单活化处理的煤粉炉粉煤灰。

自有乾坤在

心中自有乾坤在，守得云开见月明。

准能人获得了核心工艺，“一步酸溶法”推向工業化生产还面临着设备材料、环保技术和杂质去除三大难题。2009年正月初八，时值春节期间，准能集团郭昭华副总经理带领着科研团队开始寻找设备材料。当时在国内，满足中试耐高温、耐磨损、耐腐蚀等条件的设备材料还没有找到，设备材料难题已经困扰科研团队两年。科研团队11天辗转了13座城市，拜访了16个厂家。当听到合规材料应具备的条件时，各厂家技术人员纷纷不假思索地说“不可能”。

“不可能”断然不是准能人寻找的答案。项目的前瞻性与准能科研团队执着坚韧的科学精神，激发了许多科研单位与厂家的研发热情——既然没有这样的材料，那就创造这样的材料。

科研团队协同各专业院所、设备厂家等40余家单位进行联合攻关。2007年到2016年，准能人坚持不懈地探索与改进完善之后，全新的设备材料问世。资质机构监测得出：设备使用寿命在10年以上。

如何去除氧化铝中的杂质？从国内到国际，行业都没有定论，准能集团只能独辟蹊径。撞破南墙不回头，科研团队再一次投入到调研和实验修正之中。拨云见日，准能人又开发出专有的除铁、钙等技术系统并研制了配套设备，成功解决了料浆除杂的技术难题。

环保达标成为工业化生产道路上最后一道拦阻。生产提炼氧化铝排出的白泥、废水、飘逸酸气成为攻克焦点。根据白泥的特性，准能研究团队开发出高附加值的橡塑填料、分子筛、白炭黑、地质聚合物；采用分级处理方式也实现了废水“近零排放”和资源化利用；处置飘逸酸气，准能人利用负压回收、集中送入酸回收系统，制成盐酸循环利用，达到了“近零排放”。粉煤灰提炼氧化铝工艺也将走出实验室，走进工厂。

云开见月明

思路决定出路，工艺决定品质。

2011年12月，神华准格尔矿产资源综合利用示范基地揭牌，“煤炭伴生资源循环经济产业项目100万吨/年氧化铝示范厂”奠基。2013年6月，氧化铝工业化中试项目通过了中国有色金属工业协会和煤炭工业协会的科技成果鉴定。从2011年到2016年，氧化铝中试装置经过了7次全流程运行，经历了无数次“假设-实践-推翻-再次假设”的验证，最终得出可喜的成果。实验表明：氧化铝溶出率达到85-90%，产品氧化铝化学品质达到国家冶金一级品标准，物耗能耗工艺参数指标达到预期目标，满足项目技术经济分析要求。

准能集团独创的粉煤灰提取氧化铝的特殊工艺“一步酸溶法”很快声名四起，这是能源工业领域内一次深刻的技术变革。神华准格尔矿区被国土资源部和财政部联合授予我国首批矿产资源综合利用示范基地，并获得中央财政支持资金8.4亿元，这是迄今为止中央对综合利用科技项目的最大资金扶持。“神华准格尔矿区煤炭伴生资源循环经济产业项目”获得国资委关于鼓励资本驱动科技创新专项资金7亿元。

迈步从头越

在内蒙古自治区准格尔旗大路铝工业园区，神华集团煤炭伴生资源循环经济产业项目初步规划建设6条生产线。投产后，预计可实现年收入1513亿元，预计每年可创利润329亿元，缴纳税费169亿元。在国家各部委和内蒙古自治区各级地方政府、神华集团的大力支持下，水保、地质灾害评估，土地勘界报告，节能评估报告，环评报告以及各级发改委和神华集团的批文逐步到位。神华准能集团将采用混合所有制模式，引入外部投资者参与公司循环经济产业项目的研发和建设，尝试和其它经济相互持股，探索混合所有制企业经营者和员工持股的有效途径和办法，实现投资主体多元化，全力推进粉煤灰提取氧化铝项目。

准能集团核心研发团队300余人专业齐全，新建立的产学研平台与准能集团研发人员优势互补，已成为项目建设的坚强后盾。雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。如今准格尔大路铝工业园的土地上，一切欣欣向荣。