环境保护标准制(修)订项目

1环境保护标准制(修)订项目有色金属工业污染物排放系列标准铝工业污染物排放标准编制说明(征求意见稿)《铝工业污染物排放标准》编制组2《铝工业污染物排放标准》编制说明1铝工业生产和环境污染现状1.1铝工业生产规模和布局铝工业是国民经济发展的重要基础原料产业，同时也是高耗能产业。经过几十年的发展，我国已成为世界铝生产、消费大国。但我国铝工业配置资源、产业集中度、技术装备水平、产品竞争力、技术创新等方面与世界铝工业强国相比，仍有一定差距。国外90%以上的氧化铝生产采用能耗低、污染小的拜耳法工艺生产。因为矿石类型和品位的原因，我国普遍采用烧结法和联合法生产工艺。近几年，我国氧化铝企业经技术改造，国际先进技术和设备在各氧化铝厂普遍采用：如间接加热管道化溶出、多效降膜蒸发、流态化焙烧、赤泥干法输送及堆存等等，总体上说，我国氧化铝厂技术装备水平已经接近世界先进水平。我国及世界的电解槽型和铝厂生产规模正向大型化发展。国际昀大槽容量已达500kA以上，主流槽型在300kA左右。八十年代中期,我国昀大槽容量为160kA,目前350kA电解槽已投入生产。智能控制、模糊控制、自动加料控制、超浓相输送、烟气干法净化技术等的采用，已使我国跻身于世界电解铝工业先进行列。1.1.1世界氧化铝和电解铝生产简介(1)世界氧化铝生产状况目前世界氧化铝生产主要集中在澳大利亚、美国、中国、巴西、加拿大和俄罗斯等国家。其中澳大利亚依靠其得天独厚的铝土矿资源优势，是世界上昀大的氧化铝生产国。世界上几乎所有跨国铝业公司均将其视为理想的氧化铝供应基地。2006年澳大利亚氧化铝产量为16650kt/a，位居世界第一；中国氧化铝产量为13670kt/a，列第二位。世界氧化铝产量及市场需求见图1。301000200030004000500060007000氧化铝产量48845004521549445123.55485581661186801氧化铝消费量486950615251472850555492.6583362266630199819992000200120022003200420052006图1世界氧化铝产量及消费量状况(万吨)(2)世界电解铝生产状况目前世界金属铝主要采用预焙阳极电解槽生产，自焙槽产量不足10%。2003年前，世界电解铝产量发展速度较为平稳，近3～4年发展速度加快。如1998年至2003年，全球电解铝产量由22645kt/a提高到27950kt/a，增长率不足4.3%；2003年至2006年，电解铝产量由27950kt/a提高到33970kt/a，增长率超过6.7%。世界原铝生产情况见图2。由于能源紧张，电解铝主要向发展中国家和资源丰富国家发展，发达国家已很少再建设电解铝厂，美国部分电解铝厂已停产。0500100015002000250030003500产量226523702454244826122795299331903397消费量217323422492236125202712301931973433199819992000200120022003200420052006图2世界原铝产量及消费量(单位：万吨)1.1.2我国铝行业生产规模和布局(1)我国氧化铝生产状况我国已成为世界氧化铝生产大国，仅次于澳大利亚，居世界第二位。2003年前全国规模以上氧化铝厂仅6家(其中80万吨以上企业4家，60～80万吨的企业2家)，全年氧化铝产量602.71万吨。全国冶金级氧化铝产量为561.2万吨，全部由中铝公司6个分公司生产。按原铝产量估算，需消耗冶金级氧化铝10784万吨，预计进口量约555万吨。近年来，由于氧化铝价格居高不下，我国氧化铝厂的建设进入白热化，与前5年相对平稳的增长相比，2006年氧化铝生产规模和产量均迅猛增长，由2005年的860万吨猛增至1370万吨，增长高达59.3%，氧化铝生产企业达18家,生产能力达1855万吨左右。氧化铝生产能力已远远超过《关于加快铝工业结构调整指导意见的通知》(发改运行[2006]589号)“2010年国内氧化铝总产能达到1400万吨”的铝工业结构调整目标，但由于我国电解铝产能过大，每年仍有大量氧化铝依靠进口。目前在建、拟建的氧化铝厂仍较多，预计到2010年，我国氧化铝产量将有更大增长。我国氧化铝生产企业的地域分布较为集中。2006年我国氧化铝企业主要分布于山东、河南、山西、贵州、广西和重庆6个省市，近年四川、云南等省正在建设或拟建氧经铝厂，但均尚未投入生产。近年我国氧化铝产量见图3，2006年氧化铝生产的地域分布见表1。0200400600800100012001400160018002000产量469541614.7698601370消费量672.8511080131015211823200120022003200420052006图3我国氧化铝产量及消费量状况(万吨)表12006年我国氧化铝生产能力、产量分布单位：万t序号地区生产能力产量1山东760367.362河南540519.763山西315254.84贵州120110.525广西9094.296重庆3023.26总计18551730数据来源：《国铝业，2007年第1期》5由于中国在近十年氧化铝工业的快速发展中，不断了解、认识、引进、实践国际先进的技术装备，使氧化铝生产的技术装备水平有长足发展，近年建设的拜耳法氧化铝厂（尤其是中国铝业公司下属氧化铝厂生产线）的技术装备水平已达国际领先水平，如铝土矿溶出采用双流法、管道化溶出；赤泥分离洗涤采用高效沉降技术；氢氧化铝焙烧采用流态化焙烧技术等等。高技术装备的采用使其生产技术指标已达到发达国家氧化铝厂如美铝(ALCOA)和加铝(ALCAN)的水平。表2是我国中铝公司近年新建部分拜耳法生产线与ALCOA和ALCAN指标的比较。表2拜耳法生产线部分指标比较表主要指标序号指标名称单位ALCOAALCAN中铝公司1铝土矿溶出汽耗GJ/m3-矿浆0.4～0.50.4～0.450.4～0.62赤泥分离洗涤底流L/S1.0～1.21.0～1.23种子分解氧化铝产品-45μ磨损指数%%≤10≤8≤12≤12～20～204母液蒸发汽耗t/t-蒸水0.25～0.30.27～0.320.27～0.325氢氧化铝焙烧油耗Kg/t-Al2O374～7874～78～虽然随着先进技术装备的引进和新技术的开发，2000年以来我国氧化铝生产能耗较八十年代和九十年代有明显下降，但由于铝土矿的铝硅比低而造成生产工艺复杂等原因，单位产品能耗一般在500t-标煤/t-Al2O3以上，仍高于400t-标煤/t-Al2O3左右的国际先进水平。(2)我国电解铝生产状况200年后，我国已成为世界昀大电解铝生产国。从2004年起，我国电解铝已占到世界电解铝总产量的百分之二十以上（其中2004年占22.29%，2005年占24.47%，2006年占27.52%），目前世界上四分之一以上的电解铝在中国生产。1998年至2006年我国原铝产量及市场需求见图4。601002003004005006007008009001000原铝产量233259.9282.8342.7433.6554.7667.1780.6934.92原铝消费量242.5292.6353.5370425500.2596.8710860199819992000200120022003200420052006图4我国原铝产量与消费量(单位：万吨)2002年前，生产集中度低是我国电解铝行业的一大突出特点，小铝厂遍地开花造成环境管理的困难。2002年我国电解铝厂超过133家，平均产量不足3.3万吨(产能4.1万吨)。2003年电解铝投资进入白热化发展阶段，截止年底，已建成电解铝厂140余家，总生产能力833万吨，超过市场需求。虽有大型电解铝项目陆续投产，但仍有较多能耗高、污染严重的自焙阳极电解槽小铝厂存在，企业平均产能只达到5.7万吨，远低于国外电解铝厂19.25万吨的平均规模。2004年后，由于氧化铝价格、电价增高及国家淘汰自焙槽和宏观调控、清洁生产的要求，目前自焙电解槽系列已全部停产，电解铝厂建设朝大槽型、大规模迅速发展。由于部分小电解铝厂关停，2005年电解铝厂降为98家，我国电解铝行业的集中度有所提高，平均规模超过10万吨。2006年，电解铝行业集中度进一步提高，全国89家电解铝厂平均规模达到13.6万吨，平均产量为105047万吨.其中产量超过20万吨的企业有14个，产量占到47%。我国电解铝厂在全国范围内分布较广，2006年共分布于21个省、市、区，产量在40万吨以上的有10个省、区，占全国总产量的85.9%，我国电解铝主要分布情况见表3。表32006年我国电解铝生产能力、产量主要分布单位：万t序号地区生产能力产量1河南263.3210.722山东164.2101.573青海96.781.074山西106.376.015内蒙9967.9176甘肃68.463.737贵州70.557.548宁夏5855.669云南59.847.0510四川41.441.72其它12省市区1027.6132总计1200935数据来源：《中国铝业，2007年第3期》电解铝是高能耗行业。“十五”期间，由于我国电解铝工业技术进步加快以及加强了对节能降耗的重视，电解铝单位产品电耗大幅度下降，2000年至2004年，铝锭生产直流电耗由14214kWh/t-Al降至13672kWh/t-Al，综合交流电耗由15480kWh/t-Al降至14683kWh/t-Al。尤其是2004年淘汰自焙槽以来，200kA以上预焙槽成为我国电解铝工业的主导槽型，而且350kA以上预焙槽实现规模化生产，我国电解铝总体技术达到国际先进水平，大型电解铝预焙槽技术已进入世界先进行列。槽技术的提高，有效降低了原铝直流电耗。2006年已有10家企业原铝直流电耗低于13500kWh/t-Al，其中云南铝业等5家企业原铝直流电耗低于13200kWh/t-Al，达到世界先进水平。但由于生产工艺的高耗电性和电解铝生产的过快增长，2005年我国电解铝总耗电量高达1137.7亿kWh，占整个有色金属电力总耗量的80%（有色金属总电耗约1419亿kWh），占全国总耗电量的4.59%。1.2铝工业生产工艺金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤：一是以铝土矿为原料生产氧化铝，二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。1.2.1采矿及选矿工艺我国铝土矿开采以露天开采为主。通常铝土矿山选矿厂是将铝土矿进行破碎、筛分至氧化铝工艺所需的粒度。但红土型铝土矿含泥多、品位低，需经洗矿提高品位再送往氧化铝厂。图5、图6分别为我国典型的一水硬铝石铝土矿的选矿工艺和红土型铝土矿洗选矿工艺流程的图例。8重板给矿机图例：粉尘产生源T粗碎铝土矿T振动筛细碎T中碎TT合格铝矿至氧化铝厂贮配矿仓TT图例：图2铝土矿洗选矿工艺流程图(至采空区)滤饼压滤机废气源固废T废水粗碎堆放场至排泥库水底流分矿筛洗机浓密机洗矿机红土型铝土矿手选筛分中碎T合格铝土矿配矿堆场细碎T(至采空区)泥团T1.2.2氧化铝生产工艺从矿石提取氧化铝的生产方法多样，目前在工业上采用的是碱法，主要原料是铝土矿、碱和石灰石，生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。氧化铝生产需消耗大量蒸汽，因此我国氧化铝厂均建有自备热电厂。各种生产工艺中，拜尔法工艺昀简单，没有熟料烧成工序，因此能耗低，大气污染物排放量小，是氧化铝生产的昀佳工艺。国际上90％以上的氧化铝是采用拜尔法生产的，能耗一般在11～15GJ/t-Al2O3，昀低的甚至不到10GJ/t-Al2O3。但该生产方法只适用于处理铝硅比(A/S)8.0以上的铝矿。我国铝矿石(A/S)相对较低，而且以一水硬铝石为主，80%以上铝土矿的A/S为4～8。受矿石品种和技术水平的限制，我国六大氧化铝厂仅有一家(红土型铝土矿)采用纯拜耳法工艺，其余铝厂采用联合法、烧结法工艺(近年增加了选矿拜耳法、石灰拜耳法等)。自2000年来，我国对氧化铝生产工艺进行了多项改革，针对一水硬铝石矿的性质，试验成功