山西地區(qū)氧化鋁企業(yè)幾內(nèi)亞礦石低溫生產(chǎn)應(yīng)用分析

◎劉文遠(yuǎn)

伴隨著我國鋁土礦資源日漸枯竭及氧化鋁產(chǎn)能連續(xù)增長，并且國家有關(guān)部門相繼出臺了多項環(huán)境保護方面的法規(guī)和政策，山西地區(qū)的氧化鋁行業(yè)所需要的鋁土礦石的供貨來源產(chǎn)生了巨大變化。特別是2019 年6 月份以來，山西省地區(qū)的相關(guān)企業(yè)遇到了鋁土礦石貨源不足，鋁土礦石銷售價格出現(xiàn)大幅度地上漲，造成國內(nèi)內(nèi)陸地區(qū)的相關(guān)氧化鋁企業(yè)原材料成本激增，于是陸續(xù)開始著手采用進口礦石進填補相關(guān)原材料的空缺。

一、山西地區(qū)進口礦石使用背景

1. 全球范圍內(nèi)氧化鋁原材料礦井分布一般在非洲大陸、澳洲大陸、南美洲大陸及東南亞大陸等區(qū)域，氧化鋁原材料鋁土礦石通常會產(chǎn)自澳洲的澳大利亞、南美洲的巴西、亞洲的越南、非洲的幾內(nèi)亞等國家，這些國家中，非洲的幾內(nèi)亞總儲量75 億噸、澳洲的澳大利亞總儲量52 億噸、南美洲的巴西總儲量36 億噸、牙北美洲的買加總儲量20 億噸，上述幾個國家鋁土礦儲量約占全世界鋁土總儲量的六成以上。世界范圍內(nèi)考慮，中國的氧化鋁原材料資源和排名靠前的國家相比，非常匱乏，鋁土礦總儲量最多也就能達(dá)到8.9 億噸檔位，即使在亞洲來講，也是處于非常靠后的排名。

2.統(tǒng)計到到2019 年8 月，山西共有規(guī)模以上氧化鋁企業(yè)14 家，建成產(chǎn)能2263余萬噸，礦石需求量達(dá)到5000 萬噸以上（其中合規(guī)礦山1500 萬噸，其它來源3500萬噸以上）。同時受國家環(huán)保政策影響，省內(nèi)鋁土礦供應(yīng)量大幅降低，各主要氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)自備礦山供礦量不足以滿足正常生產(chǎn)，部分企業(yè)出現(xiàn)不同程度的減產(chǎn)，進口礦的使用已成為必要選擇。同時山西省某地區(qū)的近期氧化鋁原材料市場價格顯示，短短半年價格已經(jīng)提高了150 元/噸，給企業(yè)日常生產(chǎn)帶來了巨大的成本壓力。目前我國依靠國外原裝進口氧化鋁原材料實現(xiàn)的電解氧化鋁相關(guān)單位的總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到2860 萬噸，假設(shè)在今后較長時期內(nèi)，山西地區(qū)的礦山綜合治理工程和自然環(huán)境保護等措施力度持續(xù)加大，將會導(dǎo)致國內(nèi)氧化鋁原材料售價繼續(xù)走高。

3.山西某氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)通過對幾內(nèi)亞、澳大利亞、牙買加、土耳其礦的大量生產(chǎn)使用經(jīng)驗，綜合考慮礦石供應(yīng)穩(wěn)定、有機物含量相對較低、價格適中，確定了使用幾內(nèi)亞礦石為主的進口礦石。

二、幾內(nèi)亞礦石生產(chǎn)應(yīng)用

1.生產(chǎn)準(zhǔn)備。一是進行礦石儲備，制定低溫法礦石堆存方案，將幾礦單獨堆存，同時優(yōu)化礦石采購流程，集中在旱季大量發(fā)運干礦，減少水分大的濕礦用量；二是進行加工試驗，將進口礦樣品送至科研院校進行化驗分析，確定進口礦最佳使用條件；三是學(xué)習(xí)考察，考察沿海地區(qū)5 家使用進口礦企業(yè)，對溶出、沉降、有機物、輸送堵塞等難點問題進行針對性改進；四是與國內(nèi)、外專家進行交流，與阿魯法、美鋁、梅特羅、鄭研院等專家進行技術(shù)交流；五是標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)案編制，制定低溫法操作規(guī)程、低溫法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及有機物、沉降系統(tǒng)、硅量指數(shù)核心問題處置預(yù)案。

2.實施階段。一是指標(biāo)監(jiān)控，增加有機物、鋰、鉀、有效氧化鋁、惰性硅等化驗設(shè)備，并進行溶出性能試驗，有效進行生產(chǎn)監(jiān)測并為生產(chǎn)服務(wù)；二是流程改造，山西地區(qū)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)進口礦石生產(chǎn)線由原有國產(chǎn)礦石生產(chǎn)線改造而來，共需完成三項流程改造，分別為：礦石輸送系統(tǒng)流程改造、低溫法溶出系統(tǒng)改造、進口礦與國產(chǎn)礦流程隔離；三是用量提升，完成了礦石輸送系統(tǒng)改造、進口礦與國產(chǎn)礦流程隔離改造，并根據(jù)氣溫條件不斷增加進口礦石用量，初步具備100%使用進口礦石條件；四是穩(wěn)定運行，不斷完善礦石輸送系統(tǒng)流程優(yōu)化，解決了進口礦石含水率高造成的輸送系統(tǒng)堵塞、輸送量不足的問題，實現(xiàn)幾內(nèi)亞礦石低溫生產(chǎn)使用。

三、技術(shù)及經(jīng)濟性分析

1.礦石品位及特點。幾內(nèi)亞礦石為大部分為三水鋁石礦，一般采用低溫工藝生產(chǎn)，但不同礦源其成分、物相存在較大的差異，氧化鋁含量為46%，有效氧化鋁含量40.6%；價格為CIF45-53 美元，較經(jīng)濟；一水軟鋁石含量低（＜1%），惰性硅比例高（50%），適合使用低溫工藝處理。

2.消耗變化。一是礦耗升高，幾內(nèi)亞礦氧化鋁含量低及低溫工藝影響，礦耗較山西地區(qū)國產(chǎn)礦升高0.34t/t-AO；二是汽耗降低，采用低溫工藝，單溶出機組用汽量降低35t/h，汽耗降低0.6t/t-AO；三是堿耗降低，幾內(nèi)亞礦石硅含量低，采用140℃溶出工藝惰性硅不發(fā)生反應(yīng)，堿耗較山西地區(qū)國產(chǎn)礦降低近100kg/t-AO；四是電耗降低，主要原因為幾內(nèi)亞礦石低溫法生產(chǎn)后，磨機產(chǎn)能提高63.64%、溶出機組運行負(fù)荷下降30%、赤泥量減少等因素。

3.產(chǎn)品質(zhì)量。由于進口礦成分變化，生產(chǎn)上又進行流程隔離，實現(xiàn)低鋰、鉀氧化鋁產(chǎn)品生產(chǎn)，幾內(nèi)亞礦石低溫法生產(chǎn)后產(chǎn)品鋰含量下降0.017%、鉀含量下降0.027%，滿足了不同客戶需求。

4.經(jīng)濟效益。據(jù)統(tǒng)計使用幾內(nèi)亞礦石進行低溫發(fā)生應(yīng)用后，合計成本較山西地區(qū)國產(chǎn)礦成本下降92 元/噸。

四、存在的問題

1. 幾內(nèi)亞礦石低溫生產(chǎn)過程中主要存在以下幾方面問題，分別為：與山東沿海地區(qū)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)相比，山西內(nèi)陸地區(qū)氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)進口礦生產(chǎn)成本因礦石采購運距長，噸礦物流費用高70 元；進口礦石單獨使用，系統(tǒng)設(shè)備備用率降低；進口礦生產(chǎn)線與國產(chǎn)礦生產(chǎn)線流程隔離后，各類設(shè)備分為兩個系統(tǒng)，設(shè)備備用率降低，檢修、維護壓力增大；冬季礦石上凍，影響生產(chǎn)，一是濕礦無法在冬季從港口運輸?shù)綇S，二是濕礦在堆場上凍后難以進入生產(chǎn)流程；沉降系統(tǒng)運行困難。低溫法生產(chǎn)易結(jié)疤，沉降槽運行負(fù)荷將明顯增大，對生產(chǎn)組織造成不利影響；有機物影響，系統(tǒng)有機物富集后，對系統(tǒng)穩(wěn)定運行構(gòu)成不利因素：一是產(chǎn)品粒度細(xì)化，二是分解率受到影響，三是蒸發(fā)器易產(chǎn)生結(jié)疤。

2.根據(jù)以上生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)分析，進口礦在山西內(nèi)陸地區(qū)持續(xù)使用需要攻克的六大難題：一是尋找經(jīng)濟性好且運力充足的物流通道問題；二是高溫線改低溫后減產(chǎn)和運行不穩(wěn)定問題：三是硅量指數(shù)升高產(chǎn)品質(zhì)量難以保證的問題；四是赤泥沉降通過困難問題；五是礦石含水率高，輸送系統(tǒng)堵塞問題；六是系統(tǒng)有機物含量升高問題。

四、結(jié)語

當(dāng)今我國鋁土礦礦產(chǎn)資源質(zhì)量急速降低，進口礦生產(chǎn)應(yīng)用已成為必然趨勢，幾內(nèi)亞礦石具有礦石供應(yīng)穩(wěn)定、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)勢，是山西地區(qū)氧化鋁企業(yè)進口礦石低溫法生產(chǎn)應(yīng)用的首要選擇。但是針對礦石物流成本較高導(dǎo)致山西地區(qū)進口礦生產(chǎn)成本高于沿海地區(qū)生產(chǎn)成本的不利因素，山西地區(qū)氧化鋁企業(yè)需大力做好生產(chǎn)系統(tǒng)指標(biāo)優(yōu)化工作，根據(jù)經(jīng)濟性對比情況，針對短板，持續(xù)優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)，以彌補成本差距。面對幾內(nèi)亞礦石水分大，山西地區(qū)冬季生產(chǎn)過程中礦石結(jié)凍造成的生產(chǎn)困難問題，要優(yōu)化礦石采購策略，充分考慮礦石質(zhì)、量、價關(guān)系，根據(jù)市場變化調(diào)整采購策略，在幾內(nèi)亞旱季集中發(fā)運低含水率礦石；同時針對冬季防凍持續(xù)進行系統(tǒng)優(yōu)化改造，可通過在原礦堆場采用起大堆儲存低含水率礦石的方法，及增加增加磨頭倉、原礦堆場增加磨機等方案，徹底解決礦石輸送過程中上凍堵料問題。需將有機物去除作為進口礦生產(chǎn)應(yīng)用中的重點工作，持續(xù)探索有機物控制方案，通過溶液置換、礦石置換增加有機物排除系統(tǒng)等措施穩(wěn)定控制系統(tǒng)有機物含量，降低有機物帶來的粒度細(xì)化問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量。