走氟化工创新之路助铝工业节能减排

走氟化工创新之路助铝工业节能减排多氟多化工股份有限公司董事长李世江一、发展多氟多服务铝工业近年来，多氟多化工股份有限公司坚持科技创新，大力发展循环经济，围绕氟资源的综合利用，开发出了无水氟化铝、高分子比冰晶石等系列高性能无机氟化物产品，为我国铝用氟化盐开创了一条新路，有利于电解铝的产品质量提高、节能减排和环境保护。在为电解铝企业做出应有贡献的同时，自身也得到快速发展。目前，多氟多公司拥有资产5亿元，综合产能15万吨。公司拥有独立的氟化学研究所和省级企业技术中心，有国家高技术产业化示范项目1项，国家级新产品2项，省级高新技术产品7项，专利技术91项。公司主持修订了冰晶石、氢氟酸和无水氟化氢三项国家标准，研制了冰晶石和氟化铝国家仪器标准样品，建成了我国无机氟化工行业第一家国家认可实验室，08年产销量和出口量居国内第一位。公司现为中国优秀民营科技企业、国家对外贸易AAA级企业、省高新技术企业、省优秀民营企业和焦作市技术创新示范企业。二、高性能无机氟化物对电解铝节能减排的影响铝用氟化盐主要是用作电解铝的助熔剂，调整电解质的性能，增强导电性，降低电解温度，有利于氧化铝的电解和降低电解过程的能源消耗。铝用氟化盐产品的性能和质量直接与电解铝生产过程中的能量消耗和污染物排放息息相关。高性能和质量优异的氟化盐产品将会使电解铝企业的用电消耗降低，含氟、硫烟气排放减少、更有利于电解铝的产品质量提高和节能减排，是电解铝行业的发展需求，也是氟化盐行业未来的发展方向。铝用氟化盐产品有氟化铝、冰晶石、氟化锂、氟化钡、氟化钠、氟化钙等。其中主要是氟化铝和冰晶石，氟化铝主要用于电解铝的日常运行，冰晶石主要用于电解铝的启动阶段，两者用量占铝用氟化盐产品的95％以上，其性能的优劣直接对电解铝产生影响。以下主要对氟化铝和冰晶石进行分析讨论，阐述不同性能的产品对电解铝产品质量、节能减排的影响。1、氟化铝目前，国内氟化铝产品可分为无水氟化铝、干法氟化铝和湿法氟化铝三大类。○1生产工艺无水氟化铝工艺以无水氟化氢（含量99.9%以上）为原料，与氢氧化铝进行气固反应生产氟化铝产品。干法氟化铝工艺主要是萤石生产的未净化的氟化氢气体为原料和氢氧化铝进行气固反应生产的氟化铝产品。湿法氟化铝工艺主要是以萤石生产的有水氢氟酸为原料和氢氧化铝进行液固反应生产的氟化铝产品。○2产品质量无水氟化铝产品主含量达到92％、烧减量（主要为结合水）0.3％、容重更大、由于使用无水氟化氢（含量99.9%以上），杂质含量极低。干法氟化铝的产品质量，主含量达到90％，烧减量（主要结合水）0.5％；容重大，产品颗粒大，流动性好；但由于使用的是未净化的HF气体，导致其产品杂质含量偏高。湿法氟化铝的产品质量，主含量约85％，烧减量（主要结合水）6％左右；颗粒小、容重低，只有干法的一半，流动性差；杂质含量较高。国内三种氟化铝产品质量如下：○3对电解铝的影响无水氟化铝产品主含量最高，降低了吨铝的氟化铝消耗。无水氟化铝产品由于使用无水氟化氢（含量99.9%以上），二氧化硅、五氧化二磷、硫酸盐杂质含量极低，提高了电解铝的产品质量，降低了电解铝的能源消耗，减少了电解铝的硫污染排放。无水氟化铝产品烧减量（主要为结合水）最低，减少了电解铝的氟污染排放。国内三种氟化铝产品对电解铝的影响如下：1.000.300.08硫酸盐SO4（%）85.590.090.5≥氟化铝AlF3（%）0.040.030.004五氧化二磷P2O5（%）0.701.501.60松装密度（g/cm³）5.500.500.30烧减量（%）0.300.250.02≤二氧化硅SiO2（%）湿法氟化铝干法氟化铝无水氟化铝组成≥项目影响方面无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝氟化铝AlF3原料消耗吨铝消耗氟化铝19.8kg吨铝消耗氟化铝20kg吨铝消耗氟化铝25kg二氧化硅SiO2产品质量进入原铝中1.85ppm的硅Si进入原铝中23.3ppm的硅Si进入原铝中35ppm的硅Si五氧化二磷P2O5能量消耗每万吨原铝在电解液中累集3.5kg的磷P每万吨原铝在电解液中累集26.2kg的磷P每万吨原铝在电解液中累集43.7kg的磷P硫酸盐SO4污染排放每万吨原铝释放100kg的SO2气体每万吨原铝释放400kg的SO2气体每万吨原铝释放1670kg的SO2气体氢氟酸HF污染排放每万吨原铝释放1.3吨HF气体每万吨原铝释放2.2吨HF气体每万吨原铝释放30.6吨HF气体○4发展方向无水氟化铝使用的氟化氢是经过冷凝精馏的高纯产品，氟化铝反应采用高膨胀高速循环流化床反应器，气固分布均匀，混合效果好，反应转化率高，装置耗能低、产出率高。所以无水氟化铝比干法氟化铝主含量更高、容重大、水份极低的原因，就在于使用了高纯氟化氢气体，杂质含量更低。尤其是无水氟化铝产品1.O以下的水份含量，较好地避免了电解槽内的水解反应，极大地减少了电解铝工业生产中的氟化物的排放，完全符合《铝行业准入条件》的要求，达到1.O千克／吨铝以下的氟化物排放要求，仅此一项，以2007年国内电解铝产量1280万吨计算，全国每年将减少排放氟化物25,600吨以上。无水氟化铝以优异的产品性能和节能减排的效果，赢得了所有用户的认可和赞誉。该产品代表了今后全球铝用氟化盐产品的发展趋势和方向，理应得到大力支持、着力开发和推广使用。2、冰晶石目前，国内冰晶石产品可分为高分子比冰晶石和普通冰晶石两大类。○1生产工艺高分子比冰晶石工艺以氟硅酸钠为原料，在碱性环境中生产冰晶石产品。普通冰晶石工艺主要是以萤石生产的有水氢氟酸为原料，在酸性环境中生产冰晶石产品。○2产品质量由于在碱性环境中生产，高分子比冰晶石产品分子比高，达到2.8～3.0，烧减量（主要结合水）2％，硫酸盐含量0.05％，三氧化二铁含量0.005％。由于在酸性环境中生产，普通冰晶石产品分子比较低，为2.0～2.2，烧减量（主要结合水）3％，硫酸盐含量0.5％，三氧化二铁含量0.08％。国内两种冰晶石产品质量如下：组成高分子比冰晶石普通冰晶石氟F（%）≥5253铝Al（%）12.513钠Na（%）≤3330二氧化硅SiO2（%）0.250.28三氧化二铁Fe2O3（%）0.0050.08五氧化二磷P2O5（%）0.010.02氧化钙CaO（%）0.030.2硫酸盐SO4（%）0.050.5水分H2O（%）0.250.25烧减量（%）1.53.0分子比2.8～3.02.0～2.2○3对电解铝的影响高分子比冰晶石用于新槽启动，可节约大量氟化钠或纯碱用量，降低生产成本；添加方法简单，易于操作；避免了添加氟化钠或纯碱造成电解质不均匀现象，电解质水平平稳、收缩较慢、分子比变化平缓，利于电解质成分的稳定保持；电解温度合理、变化小，易于控制；阴极吸钠均匀，利于延长电解槽寿命。高分子比冰晶石三氧化二铁含量极地，提高了电解铝的产品质量。高分子比冰晶石烧减量（主要为结合水）低，水解反应降低，减少了电解铝的氟污染排放。高分子比冰晶石硫酸盐杂质含量极低，减少了电解铝的硫污染排放。国内两种冰晶石产品对电解铝的影响如下：项目影响方面高分子比冰晶石普通冰晶石分子比原料消耗电解槽平均寿命6年以上；电解槽平均寿命5年；能量消耗电解槽启动需冰晶石9.5t，纯碱0.5t。电解槽启动需冰晶石10.5t，纯碱4t。三氧化二铁Fe2O3产品质量进入原铝中0.38ppm的铁Fe进入原铝中6ppm的铁Fe硫酸盐SO4污染排放每万吨原铝释放67kg的SO2气体每万吨原铝释放６６７kg的SO2气体烧减量污染排放每万吨原铝释放6.7吨HF气体。每万吨原铝释放13.35吨HF气体。○4发展方向高分子比冰晶石产品，经过几年的推广，已广泛应用于国内外电解铝的启动，新启动槽使用高分子比冰晶石，为电解槽的正常运行奠定良好的基础，使电解槽的使用寿命普遍延长一年以上，降低了因电解槽运行不平稳和寿命短而造成的能源消耗和原料损失。高分子比冰晶石产品，更加有利于电解铝的产品质量、节能减排和环境保护控制，具有优异的性能，目前，已成为新一代高性能无机氟化物。三、发展循环经济做好氟资源综合利用氟作为一种战略资源，已受到国家的高度重视。氟化工循环经济大有可为。作为一个氟化工企业，在实践中我们要认真解决三个层面的问题：1、在原料来源上贯彻循环经济理念，建立合理的氟资源开发战略。最大限度地利用磷矿石的氟资源，进一步推进磷肥副产氟资源的综合利用；进一步加大对磷化工氟资源基础研究、应用研究费用的投入，修订和完善产品质量、及“三废”排放等标准，加强技术监督和加大环保执法整治力度，促进磷化工氟资源综合利用；适时调整政策，保护我国萤石资源，推动企业参与全球竞争。2、在生产过程中推广循环经济理念，即在企业内部推广清洁生产工艺，搞好各种与氟相关的化学元素的综合利用，使企业生产过程中各种元素物尽其用，减少排放量。如在氟化钙制氢氟酸过程中认真研究硫的循环利用及钙的综合利用问题，开发废渣氟石膏制硫酸联产水泥项目。在氟硅酸钠制冰晶石过程中研究氨的循环利用及硅的综合利用问题，开发纳米白炭黑项目等。既节约资源，又保护环境，使社会效益和经济效益最大化。3、在最终产品上体现循环经济理念，努力提高产品质量。在铝用氟化盐行业内，推广高性能产品，即推广低硅、低铁、低灼减的高分子比冰晶石产品，推广无水氟化铝产品。通过推广高性能氟化盐产品，努力降低氟的消耗。虽然此举会对氟化盐行业带来较大冲击，用量减少，但这正是我们用社会责任感推动行业发展的表现；同时，研究产品消耗的原因，与电解铝行业一起研究氟的回收问题。四、携手铝工业腾飞推动氟化工可持续发展氟的综合利用涉及磷肥、氟化工、有色等诸多行业，和国家相关部门，为此各行业协会应进一步发挥职能作用，加强氟资源的规划和管理控制，充分利用磷、氟、硅化工等优势企业和科研单位的科学研究和工程设计实力，协同合作，在元素循环和过程工程两个层面提高资源利用率。氟化工企业要建立科学、理性的投资决策制度，树立科学化发展、全球化竞争的新理念，对企业发展战略、核心竞争力管理模式作客观评价和准确定位；不断进行观念、体制与制度、产品的创新，紧跟全球化进程和行业进步的节奏。我们希望相关部门要高度重视发展循环经济和实施项目，在项目审批、技术开发、税收等方面要给予优惠政策和资金支持，以推动循环经济健康发展，取得实效。在未来的发展中，多氟多公司将坚持科学发展观，依靠技术进步和创新，紧紧围绕发展循环经济、绿色化工这一主题，做强做大氟化盐工业，实现用氟造福人类的理念，为中国电解铝工业的节能减排事业，为推动地方经济发展，构建和谐社会贡献自己的一份力量。