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能源与固废利用结合 走产业转型升级新路

日期:2021-08-24    来源:科技日报  作者:张景阳

国际节能环保网

2021
08/24
09:08
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关键词: 减排降尘 环境污染 粉煤灰固废排放

蒙古鄂尔多斯节能环保的煤电热工业园区。受访者供图

内蒙古鄂尔多斯市因能源而崛起,进入新时代,也必然地背负起一个历史性的命题:做好能源绿色发展的文章,积极探索现代能源产业转型之路。

在2020年内蒙古民营企业100强的名单中,能源企业占据了前六位中的3个席位,营业额总和超过900亿元。从某种意义上讲,龙头企业的转型发展,会直接影响当地众多能源企业的产业转型升级,为其提供必要的思路和经验。

8月20日,内蒙古蒙泰集团(以下简称蒙泰集团)总裁助理高培君告诉记者,高铝粉煤灰制备铝硅合金的放大试验生产线即将建成,这项新技术的攻关已取得重大突破,技术达产后,他们将为地区能源产业转型升级和粉煤灰大宗固废利用,提供一条高效高质的全新路径。

依靠创新 生产转型随处可见

全国六分之一的煤炭、四分之一的天然气、800多亿度电都产自鄂尔多斯。在时下的鄂尔多斯,矿山生态修复治理、疏干水循环再利用、减排降尘、固废利用已经成为大型能源企业的必修课。而高新技术研发应用、延伸产业链、丰富价值链,才是能源企业转型发展“见功力”的关键所在。事实上,能源产业转型升级一直在这里进行。

2019年10月,中为(上海)能源技术有限公司下属内蒙古中为煤气化技术有限公司在鄂尔多斯市开展的煤炭地下气化(ISC)技术工业化试验示范项目取得突破性进展,成功产出合成气,成为全球首个高温高压、纯氧气化、安全可控、可大规模产业化复制推广的第四代ISC技术产业化示范项目,至今已稳定运行近2年时间,具备了大规模产业化条件。

据了解,作为一种颠覆性的煤炭开采技术革新,该技术集成实现了5个世界首次:首次实时地下气化炉工艺监控系统;首次安全可控地下点火和供氧系统;首次多通道、多功能注入井和产品井系统;首次连续生产高温产品井系统;首次实时地下环境监测系统。

中为(上海)能源技术有限公司副总裁汪传敏告诉科技日报记者:“该项目同时也创造了6个中国第一:第一个最深煤层的ISC技术项目;第一个长通道地下水平对接气化炉;第一个工业化规模的ISC多功能连续油管撬装系统;第一个模块化煤焦油固液分离和循环系统;第一个工业化规模的ISC技术工艺控制系统;第一个长期、连续、稳定、可控、纯氧气化、安全、高效、低成本、绿色环保、可大规模工业化推广复制的ISC技术项目。”

在鄂尔多斯市乌审旗广袤的土地上,一种源自煤矸石、具有有机肥性能的土壤改良剂正在被实验开发,研究团队正在不断从示范田中采集数据、完善配比。

这项来自鄂尔多斯市宝亿科技有限公司的技术,将产业发展立足于消耗和循环利用煤矸石资源,使煤矸石就地转化,制备成为可用于盐碱地、沙地的土壤改良剂。从资源的选取到新产品的应用,与鄂尔多斯的资源现状和自然环境高度契合。

研发团队带头人、河南理工大学材料学院院长张传祥告诉记者:“我们的技术路线是把煤矸石破碎成为颗粒,加入微生物菌种和刺激微生物生长的矿物质,混成后撒入土地,煤矸石降解的过程同时也是一个有机成分缓释的过程,这就可以逐步增加土壤中的有机碳含量,达到土壤改良的目的。”

选准资源 产业方向另辟蹊径

如果说硬核技术是能源产业转型升级的有力支撑,那么新技术加战略性的产业布局,则可以让能源产业的转型发展走得更远。

对于蒙泰集团来说,保障煤炭供应和电力输送是企业必须履行的责任。步入新时代,如何同时做好保产能、降能耗实现固废利用、延伸产业链,成为这家龙头企业必须思考和践行的问题。

蒙泰集团将眼光投向了鄂尔多斯准格尔煤田及周边地区的高铝粉煤灰,这些粉煤灰主要来自当地火电厂,如中国能源集团国华电力、全球最大火电厂大唐托电等等,长期以来它们深埋地下,数以千万吨计。

“粉煤灰扩散到环境中,会形成重污染,但是这里的粉煤灰含铝比例极高,如果利用好,其生态效益与经济价值将不可估量。”高培君告诉记者。

从污染物中提取制备战略资源,将煤炭资源吃干榨净,是能源企业一直关注的重点。近年来,中国大唐集团的“粉煤灰预脱硅碱石灰烧结制备氧化铝”产业化示范线,国家能源集团的粉煤灰盐酸法制备氧化铝项目,都为粉煤灰综合利用积淀了宝贵的技术经验。

蒙泰集团铝产业链日趋成熟,销售额近百亿,然而要实现产业转型升级,首先要抛弃传统的高耗能生产工艺。在蒙泰集团总部的专利墙上,记者看到了一项发明专利授权:一种利用粉煤灰制备铝硅氧化物的方法。

“如果说粉煤灰制备氧化铝成本太高,那我们能不能另辟蹊径,同步利用粉煤灰当中占比最高的的铝、硅两大元素,制备市场需求量大、附加值高的铝硅合金呢?事实上,我们早就开始了这项技术攻关,并于去年取得关键技术的突破,这项技术的攻关,很大程度上决定着我们企业的未来。”蒙泰集团董事长奥凤廷说。

战略布局 勾勒高端材料市场

2020年初,一家名为APT的德国铝深加工企业被我国企业全资收购,这也意味着这家欧洲第二大铝深加工企业开始为中国人打工,而出资收购APT的,正是蒙泰集团。高铝粉煤灰制备铝硅合金实现产业化之后,我国的铝合金产品可以直接进入欧洲市场。

高培君向记者坦言,传统的熔配法生产铝硅合金与我们利用粉煤灰制备铝硅合金,有着天壤之别,前者为生产,后者则是技术和工艺流程的创新、产业技术转型升级的标志。

在企业技术研发日志上,蒙泰集团铝硅氧化物制备铝硅合金生产工艺及装备开发的进程一目了然,技术研发团队负责人表示,传统的熔配法生产铝硅合金,是将工业纯铝与工业硅重熔后形成,所使用的原料金属铝和工业硅的生产与冶炼本身所需的能耗高,重熔过程又需要大量能耗并形成原材料的二次熔损和环境污染;而利用铝硅氧化物一步到位生产铝硅合金,省去了重熔过程,同时所需的铝和硅元素直接来自于固废物——粉煤灰中提取的铝硅氧化物,就地取材,既利用了粉煤灰中的资源、节省运费,又从铝硅合金的全生产流程中大幅度降低了能耗。

通过对市场的调研,铝硅合金是轻量化产品制造的主要合金材料,目前每吨市场价格比铝高约600元,有的高性能的铝硅合金每吨要比铝高出2000元以上,年市场需求量约900万吨,且逐年增加。毫无疑问,粉煤灰制备铝硅合金的生产工艺在解决粉煤灰环境污染问题的同时,可以创造出可观的经济价值。

“毋庸置疑,做好能源的绿色发展,首先要通过技术创新实现产业环保,我们的目标是将粉煤灰中所有的物料成分做成高附加值的主产品和附加值较高的副产品,达到零排放、净利用。”奥凤廷告诉记者,为了支撑粉煤灰制备铝硅合金项目落地,根据国家“双碳”目标,蒙泰集团正在规划建设新能源发电项目,以解决绿电供应问题,从而保证粉煤灰产业的绿色发展、低碳运行。

奥凤廷分析,项目实现产业化后,不仅可以有效解决大量燃煤电厂粉煤灰固废排放问题,还可以低成本地解决国内铝产业发展所需要的原料供应问题;更重要的是,可以弥补国内铝土矿资源的不足,减少对国外铝土矿的依赖,同时规避铝土矿进口方面存在的断供等风险,提高我国铝工业发展的战略安全性。


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