本课题研究是紧紧围绕提高区域资源转化的循环经济能力为核心， 以提高产业发展的综合效益为目标，以科技攻关解决循环工业经济发展中的技术难点为突破口，开发先进的绿色化学工艺过程为基础，为 宁夏北部老工业区环境治理及产业跨越式发展提供强有力的科技支 撑，推动循环经济在新世纪持续快速发展。从区域优势矿产资源的综 合利用梯度合理开发产业关键技术为条主线，按照循环经济的 原则进行试验与示范相结合，为区域煤基资源产业结构与功能的 合理构建，为调整和优化工业产品结构能源资源利用结构，建立新 的生态工业系统和产业经营机制，形成具有广阔发展前景的特色工业 生态技术体系和资源优势产业提供科技支撑。 对于老矿区产业可持续发展有重要意义 我区的煤炭老矿区，存在的主要问题是 以煤炭为资源利用的产业结构性严重失调 优质煤资源的利用多处于初级阶段而采煤生产出的煤矸石堆积 如山还导致了生态环境恶化即使利用煤矸石，也是传统的发电制 砖等领域，对煤矸石资源化利用的规模档次水平和效率总体上还 十分低下高新科技开发与应用的力度不够，总体上还处于比较粗放 的产业发展模式中。化工利用煤矸石的配套关键技术体系尚是空白 虽然我国的些区域性煤炭固体废弃物试验和针对性研究对区域 资源利用有参考价值，但长期以来由于缺乏对科技攻关的有利支持， 缺少与产业的关联分析和综合集成，缺乏大规模推广的机制和可行 性，造成技术开发的实用性针对性差。 要使宁夏北部老煤炭工业区生态环境问题得以控制，并向优化方向 发展，必须进行大范围大强度的以创新集成为基础的以资源合理利用关键配套技术为重点的生态工业建设工作。 这就促使我们必须紧紧围绕提高区域资源转化的循环经济能力为 核心，以提高产业发展的综合效益为目标，坚持科学的发展观，以科 技创新为动力，以科技攻关解决循环工业经济发展中的技术难点为突 破口，以大力推广适用技术创新集成先进技术，提高科技贡献率为 主体内容，以开发先进的绿色化学工艺过程为基础，为宁夏北部老工 业区环境治理及产业跨越式发展提供强有力的科技支撑，推动循环经 济在新世纪持续快速发展。从区域优势矿产资源煤炭的综合利用梯 度合理开发产业关键技术为条主线，按照循环机经济的原则挖 掘并开发大量煤炭产业链中固体废弃物液体废弃物的利用价值并与 试验示范相结合，为区域煤基资源产业结构与功能的合理构建，为调 整和优化工业产品结构能源资源利用结构，建立新的生态工业系统 和产业经营机制，形成具有广阔发展前景的特色工业生态技术体系和 资源优势产业提供科技支撑。 本项目旨在通过产学研的协作攻关，以宁夏北部老煤炭工业区煤矸 石资源深度利用关键配套技术集成创新与示范和区域工业可持续发 展紧密结合为目标，以煤矸石资源深度可持续利用保护生态和创新 产业链为指导思想，主攻煤矸石资源深度开发与利用关键配套技术 循环经济模式设计组装集成出煤矸石中矿物元素产业化开发与 利用配套技术，从而为宁夏乃至中国类似地区资源合理利用集成创新 出关键配套技术与示范样板。 国内外现状和技术发展趋势氧化铝生产方法简介 氧化铝总产量以上用于电解生产铝，此外还供硅酸盐耐 火材料机械无线电冶金工业制药等行业使用，在国民经 济中有着极大的作用。 自然界中含铝矿物有多种，作为生产氧化铝的原料主要是 铝土矿，其中氧化铝含量占其次是二氧化硅三氧化 二铁二氧化钛，此外还含有镓钒等杂质。 用铝土矿或其它含铝原料生产氧化铝，实质上就是使矿石中的 氧化铝与其它杂质分离的过程。 生产氧化铝的方法有碱法酸法电热法。 碱法生产氧化铝 碱法的基本原理是使矿石中的氧化铝与碱在定条件下生成铝 酸钠，进入溶液而与二氧化硅和氧化铁等杂质分离，然后再使纯 净的铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝，氢氧化铝经高温锻烧制得成 品氧化铝。 碱法生产氧化铝又可分为拜尔法烧结法联合法。 拜尔法是直接以苛性钠溶液处理铝土矿，使矿石中氧化铝生成 铝酸钠，而矿石中的二氧化硅则成为不溶性残渣赤泥，与 铝酸钠溶液分离，将净化后的铝酸钠溶液进行搅拌分解，再经过 滤分离得到氢氧化铝，经洗涤后焙烧成氧化铝，分离所得的大量 苛性碱溶液称为母液，母液经蒸发再用于处理下批矿石。 烧结法是将矿石碱粉石灰石混合配料，先进行高温烧结，使矿石中氧化铝生成固体铝酸钠，三氧化二铁生成可以水解的铁 酸钠，而二氧化硅与氧化钙生成不溶性的原硅酸钙，再用稀碱液 溶出烧结块熟料，使铝酸钠进入溶液与赤泥分离。 含有部分二氧化硅的溶液经脱硅后得到铝酸钠溶液精制 液通入二氧化碳气体使之分解得到氢氧化铝及母液。母液经 蒸发后补充适当的碱粉与下批矿石及石灰配料烧结。洗涤后的氢 氧化铝经焙烧得到氧化铝。 般来说，拜尔法具有流程简单，投资较少，产品质量高， 生产成本较低的优点。但处理低品位矿石时其优越性较差，而且 还要消耗价格昂贵的苛性碱。 烧结法的优点是可以处理品位较低矿石，而且只消耗价格便宜 的碳酸钠，与拜尔法相比，在同样的条件下处理低品位矿时， 烧结法的碱耗较低，氧化铝总回收率较高，但流程复杂，投资较 大，产品氧化铝质量较差，成本较高。 因此含硅很低的的考核指标含主要技术经 济指标及年度计划安排 在实验室研究工作的基础上，通过系统集成与创新，中试检验和进 步优化小试方案，完成两种针对不同种类的煤矸石提取氧化铝的综 合利用工艺方法的中试开发研究，为大规模推广应用具有能耗较低 操作简化氧化铝提取率高残渣可以用液碱高收率地再提取二氧化 硅的综合技术。 六项目的主要技术特点和创新点，关键技术内容，项目实施的技术 工艺路线可能取得的专利尤其是发明专利和取得国外专利及知识 产权分析 课题的主要技术特点和创新点 本课题以实施煤矸石高效综合利用为目标，通过集成创新，研究 煤矸石资源化化利用生产铝盐及硅酸钠等化学品的关键技术体系。其 酸溶提取法主要技术特点和创新点如下 采用循环活化酸浸新技术，开发了以煤矸石高炭为原料 制取铝盐和水玻璃的新工艺。该工艺基本无三废，为新型绿色化工艺。 该新工艺即使对高碳煤矸石也不需焙烧，节省能源，工艺 简单，减除污染，可系统得到铝盐硅酸盐和低灰炭。 该法铝硅元素及炭份得到高效分离提取。其氧化铝提取 率大于，氧化硅提取率大于，炭分不被燃烧而最后 回收。 该法对煤矸石原料没有特殊要求，对原料的适应性强，对 煤系高岭石提取率更高，可以达以上。 所得铝盐产品质量符合国标精制级标准。 其低温盐熔提取法主要技术特点和创新点如下 该法实现了酸盐联合提取氧化铝工艺的闭路循环，氧化铝提 取率高残渣同时以低能耗获得硅酸盐。 该新工艺对煤系高岭石中铝硅元素得到高效分离提取。其 氧化铝提取率大于，氧化硅提取率大于。 以上创新点突出表现在以较低的能耗和原料消耗比已有方法 高出约的提取率获得优质的铝盐，为生产化学品氧化铝提供低成 本的前提原料。 关键技术内容 煤矸石中铝硅及炭份高效提取分离的技术工艺。 获得优质铝盐硅酸盐的配套工艺及其设备。 集成出具有良好经济效益的绿色化的循环工艺与技术。 课题实施的技术路线实行跨行业跨学科跨所有制形式的大联合，充分发挥各方面 的优势，紧紧围绕资源合理利用开发这主题，建立符合宁夏实际的 产业技术支撑体系，以加速开发具有自主知识产权的核心技术为目 的，同时大力组装配套和推广应用现有成熟的科技成果和适用技术， 有计划地组织开展科技攻关，解决实现产业化中迫切需要解决的技术 关键和难题。 收集和集成国内外现有科技成果，进行组装配套，优化组合， 升华为新的具有更好技术效果和经济效益的创新技术。 在过去的几十年中，国内外已经积累了大量的科技信息和技术成 果，这些研究成果虽然还未解决本项目所涉及的科技问题，但其中有 不少的科学原理基础数据实用技术是可以借鉴和采用的。在前人 工作的基础上，因地制宜地加以改进和创新，再进行选择和组装，就 有可能形成本项目所需要的技术，以达到事半功倍的目的。本项目将 力求创新，尽可能不重复已有的研究内容。在这方面，将着重于些 技术的深入研究与实用与开发。 将市场需求与技术开发相结合，组织多学科多层次联合攻关， 进行纵向与横向协作，从现有技术的消化引进组装及集成，到新 的实用技术的开发集成与应用，形成个有机的整体，研究我区煤矸 石资源合理利用的关键技术，力求技术成果的先进性与实用性结合。 本项目涉及的研究内容具有很高的综合性，需要多学科的协作研 究。在合作过程中，将不断地对研究内容和目标进行调整，力求推出 先进的合理的满足需求的技术成果。课题可能取得的专利及知识产权分析 课题已经申报项发明专利。该自主知识产权将作为核心技术为 成果产业化提供科技支撑和技术保障。开发成果归合作单位共享。 七项目的可操作性 与相关科技计划内容的衔接 本课题为已经验收的自治区级科技攻关研究项目的扩大和衔接， 这些相关研究计划内容为本课题的开展奠定了良好基础。 组织管理措施 本课题由科技厅组织协调相关单位进行实施，并对课题实行监 理及定期检查和评估。作为区级重大科技攻关课题，为做到人才技 术资金高度集成，科技工程和产业的密切结合，工程化与示范化 研究与推广同步进行，必须建立课题组织管理机构，做到分层管理 各负其责有章可循。 成立由自治区科技厅主管领导牵头，课题承担单位领导课题 主持人参加的课题协调领导小组，负责课题的总体宏观指导和对重大 问题做出决策，包括组织协调，配套