全国燃煤发电厂每年排放的粉煤灰已超1亿吨,储灰场占地已达数十万亩,对环境造成很大威胁,因
此,开展粉煤灰的综合利用、化害为利、变废为宝、保护环境,是我国一项长期的技术经济政策。
一
项目实施的必要性
粉煤灰的综合利用是一个技术含量高、市场潜力大、具
有广阔市场前景、集环保与资源再生利用为一体的很有发展前途的新兴产业。国内目前对粉煤灰的综合利用,主要是进行制砖、回填、铺垫道路、分选漂珠、生产水泥等方面的利用。通过化验分析,许多粉煤灰中含有大量的AL2O3和SiO2,如果利用粉煤灰提取铝硅合金,无疑讲是治理粉煤灰污染,改善环境的一种新途径,也给冶金行业开辟了铝硅合金的新来源,对电厂来讲,粉煤灰的利用有了新的途径并使企业的经济效益有了新的增长,对矿产资源方面,粉煤灰提取铝硅合金无疑等于新增添了许多铝、硅矿山,缓解了铝硅原料的紧张局面,从而能够更
好利用废弃物替代原生矿物,真正体现了"没有无用的垃圾,只有错放的资源"这句至理名言,是"循环经济"的最好体现。
铝硅合金作为最常用的铝加工行业必不可少的中间合金,以及炼钢使用的脱氧剂和发热剂,世界年需求量达数百万吨,中国每年需求铝硅合金50万吨,掺兑法生产仅一万余吨,一直是价格坚挺的产品,售价略高于电解铝。
铝硅合金质轻而坚韧,铸造性能好,具有良好的机械强度,耐腐蚀性强,合金熔点低,适用于铸造形状复杂、要求高强度、高耐腐蚀性、高气密性的铝合金铸件和压铸公差小、表面质量高的铝合金铸件,一般用于汽车、拖拉机、船舶、飞机、火箭及内燃机车零件以及医疗器械、仪器零件、日用品、装饰用品、电子工业、建筑业等行业或领域,铝硅合金在高温时还原性很强,如果在冶炼时使用铝硅合金作为脱氧剂,可以减少钢产生皮下气泡的敏感性,从而提高钢的质量,作为发热剂可用于冶炼高熔点金属,如:铬、锰、钼、钒等。
目前,我国有两种生产铝硅合金的方法:第一种方法是用纯铝、纯硅熔炼后掺兑成铝硅合金,就是用电解法生产的金属铝和工业硅作原料,经过重新熔炼,按比例混合熔融制得。这样从矿石到铝硅合金成品要经过氧化铝厂、电解铝厂、工业硅厂、铝合金厂等多个企业多道工序才能完成,生产流程长,工艺复杂,能耗高,成本高,在整个制造生产过程中,建厂周期长,投入资金多,对环境影响大;第二种方法是用高品位的铝土矿在矿热炉中炼成铝硅合金,由于生产所用的高品位的铝土矿稀缺而贵,导致原料紧张,成本高,产量小,因此,生产出来的铝硅合金价格居高不下。
粉煤灰提取铝硅合金就是依据粉煤灰中含有大量的AL2O3、SiO2等元素,将粉煤灰与添加剂、还原剂、粘结剂按比例进行混合搅拌后制成高强度的球团,通过矿热炉进行冶炼还原,制得粗铝硅合金,再经精炼炉,添加精炼剂、精炼除渣、铸锭,就可制得含铝量很高的铝硅合金。由于原料来源广阔,价格低廉,在冶炼中可直接炼成铝硅合金,因而生产成本低,销路好,在市场上有很强的竞争力。
二 项目实施的可行性
1. 原料是条件
在粉煤灰提取铝硅合金整个过程中,首先要对所使用的粉煤灰进行化验,掌握其中各个成分的含量,按照铝硅合金的国家标准牌号规定,根据粉煤灰的基本条件进行合理的配料,达到铝硅合金的国家标准牌号规定是可行的,如果含量不理想,可用添加剂进行改质优化也是可行的。例如:适应于炼钢作脱氧剂和发热剂的牌号FeAl17Si40的硅铝合金,它的硅铝含量要求为Si
40%,Al 17%,而某电厂粉煤灰中硅铝含量为Si 61.13%,Al 21.16%,比较之下该电厂的粉煤灰是制取牌号FeAl17Si40硅铝合金的最好原料。再如:适用于铸造形状复杂、要求高强度、高耐腐蚀性、高气密性的铝合金铸件和压铸铝合金铸件,一般用于汽车、拖拉机、船舶、航空及内燃机车零件以及医疗器械、仪器零件、日用品、装饰用品等行业或领域,其铝硅含量一般为Al
72-85%, Si 9-26%,而某电厂粉煤灰中铝硅含量为Al48.36%,Si23.43%,比较之下该电厂的粉煤灰是制取此类铝硅合金的最好原料。
2. 团球是关键
把粉煤灰团成冷、热强度都很高的球块,离不开粘结剂和机械设备,只有把粉煤灰团成冷、热强度都很高的球块,才能进行冶炼。目前我们研制开发的粘结剂和机械设备,对粉煤灰与各种配料混合、搅拌、团球后进行试验,其冷强度达到1500N/个,热强度在1600℃-2200℃温度下不散、不粉,达到了冶炼的要求,因此,
粉煤灰提取铝硅合金是可行的。
3. 冶炼是保证
根据冶炼要求,选定冶炼炉型,确定冶炼还原温度和助溶剂、加料批次、数量以及精炼剂,配套化验仪器,由熟练的有经验的炉前工人操作,只有这样,才能从粉煤灰中提取出符合国家标准的高质量的铝硅合金。炉型、冶炼还原温度和助溶剂、加料批次、数量以及精炼剂、仪器、工人等,都是冶炼行业已经经过多年实践积累成熟的,因此,
粉煤灰提取铝硅合金是可行的。
4. 经济效益是落实点
目前,电解铝价格17000元/吨,硅铁价格5000元/吨,制成铝硅合金后价格在10000元/吨以上,粉煤灰提取铝硅合金需用粉煤灰约100元,
添加剂约400元, 还原剂约400元, 粘结剂约200元,辅料约1500元,电费约4000元,总计约6600元/吨,如果按8000元/吨价格出售,取得的经济效益证明该项目是可行的。
三 项目实施的可靠性
1. 工艺流程和设备配置
A 该项目采用粘接剂高中压成型后烘干工艺流程。
B 设备配置:
a 原料制备工段: 粉煤灰、添加剂、还原剂和粘结剂按比例倒入搅拌机混合揉捏均匀,由压球机辊压成型,通过低温烘干机干燥后送入中转仓待运。
b 冶炼工段: 干燥后的球团按批次、数量陆续送入冶炼炉在1600℃-2200℃温度下进行冶炼,出炉后在精炼炉中提纯,然后倒入铸模冷却,清整后即为铝硅合金成品,送入成品库包装或发运。
2. 年产1万吨生产设备投资估算 1048 万元
a 机械设备费用
分选机械 46万元
搅拌成型 54万元
烘干机 48万元
冶炼炉 750万元
制砖机械 30万元
其它 ﹙输送设备和电气﹚ 40万元
b 厂房等土建费用 80万元
3. 建设周期
3-4个月建成投产
4. 经济分析
一万吨铝硅合金大约使用六万吨粉煤灰,粉煤灰中除AL2O3和SiO2外,还含有5%以上的Fe2O3可以进行分选回收直接出售,325目以上的细微粉可以作塑料、橡胶的添加剂直接出售,余下的渣可以制砖和砌块出售,这样,既实现粉煤灰的综合利用,又实现经济的新增长。
A 分选系统的毛利:
① Fe2O3的回收,6万吨按5%计算,可回收3000吨氧化铁粉,毛利100元/吨,3000吨氧化铁粉的毛利30万元人民币。
② 细微粉的回收,6万吨按5%计算,可回收3000吨细微粉,毛利500元/吨,3000吨细微粉的毛利150万元人民币。
B 铝硅合金产品的毛利:
每吨铝硅合金成本约6600元/吨,如果按8000元/吨价格出售,毛利1400元/吨,一万吨铝硅合金产品的毛利1400万元人民币。
C 制砖的毛利:
4万吨的渣可制1600万块标砖,每块标砖毛利0.03元,1600万块标砖的毛利48万元人民币。
处理6万吨粉煤灰,总计毛利1628万元人民币。
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