1、课题来源与背景

我国铝工业与国民经济发展不适应的矛盾日益突出：

  1）铝土矿资源短缺，并已威胁行业安全。截至2015年底，中国探明铝土矿储量为8.3亿吨，仅为全球储量的2.96%。按照同期储量，铝土矿静态可采年限仅为14年，远低于全球102年的平均水平。

  2）中国铝土矿资源的98%以上属于品位差、加工困难、工艺耗能大、不能经济性加工利用的低品位一水硬铝石型铝土矿。

  3）铝土矿严重依赖进口，消耗大量外汇，不利于人民币的国际地位。我国铝土矿进口逐年增加，从2007年的2.3千万吨增加到2015年的5.6千万吨，进口依存度高达50%以上，进口总金额达174亿美元。

  4）现有氧化铝生产工艺能耗高，排放的废物--赤泥排量大、环境污染严重。

针对我国铝工业的现状，研发可经济性加工低品位铝土矿并能降低能耗、少排放乃至不排放赤泥的工业生产技术及工艺，对于保证国家铝行业安全、节约外汇、节能减排、保护环境具有极其重大的意义！

2、技术原理及性能指标

本技术的优势主要体现在以下几个关键技术环节上的独特创新：

  1）独特的低能耗活化工艺技术,可以使得烧结温度由原先的1200-1400℃降至600-920℃，可大大降低生产能耗，提高产能；

  2）开发的两组分无钙烧结技术，不仅避免了大量赤泥的产生，且铝土矿中的SiO2、Fe2O3等组分被有效的分离提取出来，转化为高附加值产品；

  3）现有氧化铝生产技术对矿石原料A/S要求苛刻，而本技术可在A/S为3的高铝、高硅条件下实现铝、硅的有效分离，可使我国90%以上低品位铝土矿得到综合利用。

  4）本技术中采用流程内原料的循环溶出技术，结合湿法活化，大大减少了母液的浓缩蒸发乃至无蒸，从而进一步降低了能耗。

3、技术的创造性与先进性

  已有的铝土矿提取氧化铝的研究成果中，均存在对低品位铝土矿难以实现工业化的严重缺陷，集中表现在四个方面：铝土矿焙烧阶段能耗过高；氧化铝溶出率过低；铝硅分离技术不过关，产品纯度、品级不满足要求或分离提取成本过高；排渣量多、原料消耗大，回收成本高、产生更多的废弃物。本技术在四个关键技术上的创新和突破，解决了上述问题。

  1）两组分无钙烧结技术：焙烧工艺不仅影响铝、硅的活化程度，尤其成为影响铝、硅溶出率和能耗的主要工艺环节。两组分无钙烧结技术可使铝土矿中的Al2O3、SiO2、Fe2O3等组分实现分离提取，转化为高附加值产品，并有效减少了赤泥排放。

  2）循环溶出技术：溶出工艺决定铝土矿中铝、硅的分离和提取率。本成果采用的循环溶出技术，不仅溶出率高，而且可大大减少母液浓缩蒸发，进一步降低额能耗与碱耗。

  3）低能耗活焙烧化技术：现有烧结法由于烧结温度高达1250度，因此烧结阶段能耗占到总能耗的50%以上。本技术使得烧结温度降低到600-920度，比传统烧结法烧结温度降低300℃-500℃，节能效果明显，且氧化铝回收率＞90%。。

  4）实现了低品位铝土矿的利用：出于经济成本考虑，现有氧化铝生产技术对矿石原料A/S要求苛刻。其中，拜耳法要求矿石A/S不小于7。烧结法要求A/S不小于4。本技术甚至在A/S为3的条件下，实现铝、硅的有效分离。使A/S＜4.0的、被视为尾渣的低品位矿得到利用，可使我国90%以上低品位铝土矿得到综合利用。

4、技术的成熟程度、适用范围和安全性

  本技术自2006年开始实验室研究，并于2012年完成了技术专利的申请；2014年4月~2015年12月，北京蔚然青科技股份有限公司委托开展系统的实验室研究成果达到实验室中试条件；2015年4月~2016年6月，长安大学、中铝国际工程股份有限公司贵阳分公司完成了实验室中试试验和技术可行性研究。结果表明，成果转化后，经济效益和社会效益潜力巨大：如果将本技术推广用于年生产160万吨氧化铝，建设投资估算为35.1亿元。建成投产后，财务内部收益率分别为税前32.9%和税后25.9%；投资回收期分别为税前4.14年和税后3.83年，项目投资回收期较短、盈亏平衡点低，抗风险能力强。2016年7月获得第十八届中国科协年会全国科技工作者创新创业大赛（陕西赛区）金奖，同年9月获得全国大赛金奖。

中铝国际技术发展有限公司，于2016年10月至2017年12月，组织开展了针对本技术的半工业化验证试验。结果表明该技术的氧化铝、氧化钠回收率与传统烧结法相仿；烧结温度比传统烧结法低300℃左右，节能效果明显；A/S＜4.0的极低品位铝土矿的利用，将极大的增加我国可利用铝土矿资源的潜在储量，并有助于我国企业走出国门，投资开发利用国外低品位铝土矿资源，促进和带动世界各国的经济发展；该技术能耗降低，单位产品产量和GDP单位产值的二氧化碳排放量大大减少，符合我国发展绿色产业及低碳经济的发展方针。

5、应用情况及存在的问题

本技术现通过北京蔚然欣科技有限公与中铝国际技术发展有限公司的合作，决定在中国铝业山西分公司进行工业化试验，向市场全面推广。

6、历年获奖情况

  1）2016年全国科技工作者创新创业大赛（陕西赛区）金奖。

  2）2016年全国科技工作者创新创业大赛（全国赛区）金奖。