在生产线上搞实验 ——蒙西集团研发粉煤灰提取氧化铝技术纪实

  7月的内蒙古鄂尔多斯艳阳高照，蒙西高新技术集团有限公司（以下简称蒙西集团）下属的蒙西铝业公司内，粉煤灰提取氧化铝的烧结回转窑发出“隆隆”闷响。

  回转窑温度高达上千摄氏度。此刻，数十人围在出料口，他们神色焦急，汗水早已浸透工服。

  只见一人铲出一铁锨块状氧化铝熟料。众人旋即凑了上来。随着温度下降，块状熟料开始自动粉化，发出“啪啪”脆响。经现场检验，粉化直径25微米以下，粉化率达到98%以上。

  蒙西铝业公司助理生产总监何军铁锨内的氧化铝熟料，来自煤炭工业领域的废料——粉煤灰。

  长期以来，我国氧化铝、电解铝生产原料在极大程度上依赖进口。内蒙古煤矿产业发达，巨量的粉煤灰虽然大多富含铝元素，却一直被当作工业废料深埋地下。

  行业专家测算，如果能实现内蒙古高铝粉煤灰资源高效循环利用，可使我国铝资源的保障年限比现在增加65%，对外依存度也将降低至60%以下。

  30年前，蒙西集团在将粉煤灰作为水泥生产辅材使用的同时，就开始探索粉煤灰高价值利用的新路子。“锚定从粉煤灰中提取氧化铝这一目标后，项目实验室机理研究于1998年真正开始启动。”蒙西铝业公司总经理高永福告诉科技日报记者。

  “当时我们除了几个技术人员，啥都没有。”高永福回忆。通过查阅资料得知，波兰曾经做过从粉煤灰中提取氧化铝项目的工业化，蒙西集团创始人刘埃林随即带队远赴波兰。

  孰料该项目的技术带头人已离世，团队又百费周折找到他的几位重要合作者及学生，边请教，边记录，最终与对方签订了技术转让协议，完成了项目最早的技术积累。

  2003年，该技术从实验室走上了中试生产线。然而，这只是“万里长征第一步”。

  蒙西集团首席技术官汪英杰向记者展示了一份历次工业化试验情况汇总表。从2003年开始，数十次大型试验数据被毫无遗漏地记录了下来。

  这也是技术团队20年来反复试错、反复失败、艰难前行的全记录。“如何让烧结后的熟料自动粉化成微米级粉末，如何充分的利用硅钙渣，不产生二次工业固废，这两个核心问题困扰了我们20多年。”汪英杰说。

  其中，熟料自粉化是粉煤灰提取氧化铝技术最核心的内容之一，这套技术当年在波兰曾被冠名为“自粉化法”。未解决熟料自粉化率偏低的难题，蒙西集团不惜代价。集团领导班子的要求简单而坚定：“心无旁骛，集中力量，排除一切干扰搞攻关。”

  “这些年在生产线上搞实验，基本是一年花掉一个亿。”说起面临的压力，高永福语气沉重。

  2014年，蒙西集团就建成了年产20万吨氧化铝工业化生产线。“生产线是工业化级别，但诸多技术难点未攻克，导致生产所带来的成本高、产出率低，无法盈利。”汪英杰说，“我们索性就用这条庞大的工业生产线继续实验，继续攻关，直到有一天能算得过来经济账！”

  蒙西铝业公司生产总监李军和记者说：“曾有一段时间，项目陷入进退维谷的境地，技术人员感到迷茫，一度产生放弃的念头。”而此时，技术团队听到来自高层最多的叮嘱，就是“再咬牙、再坚持、再奋斗”。

  最终，通过对熟料冷却系统来进行技改，调整和控制粉煤灰中的微量元素，提高硅酸二钙晶型转化速度和效率，熟料自粉化问题得以解决。

  汪英杰介绍，20多年来，技术团队一边解决熟料自粉化率偏低的难题，一边多渠道进行硅钙渣的应用研究。随着一项项科研课题成功结题并转化应用，随着工业化生产线一点点被压缩、工艺流程一步步被简化，粉煤灰提取氧化铝过程中的废渣全部得到利用，且实现了生产的全部过程的零排放。

  几周前，在最后一个工艺问题被解决后，蒙西铝业公司40万吨粉煤灰提取氧化铝生产线全线贯通。

  高永福常被问：“你们生产煤炭吗？你们搞煤化工吗？既然没有，为何需要搞这个？”他总是笑而不语。随着“生态优先、绿色发展”和“双碳”的深入人心，这样的一个问题已无须回答。

  蒙西集团董事长刘鹏飞坦言，25年磨一剑，但距见到回报尚需时日。他们算的不单单是经济账，而是一笔大账——让氧化铝这种战略资源换个“出身”，示范引领意义十分重大。

  “粉煤灰提取氧化铝项目工艺路线成熟可行，生产线经过优化后成本也将一下子就下降，前景十分广阔。项目的成功，对于粉煤灰等大宗工业固废的循环利用，具有积极的示范作用，对保障国家铝产业安全也具备极其重大的战略意义。”中铝国际贵阳铝镁院副总工程师陈德作专家评审时如是说。

  目前，蒙西集团技术团队已启动针对粉煤灰提取氧化铝生产线下游的相关研究。“‘加快构建废弃物循环利用体系’已经写入党的二十大报告，”汪英杰向记者表示，“用科学技术创新驱动绿色发展，我们的使命还远远没结束！”