東北大學氧化鋁生產技術發明破解世界性難題

 氧化鋁是生產金屬鋁的基礎原料，也在陶瓷、醫藥、電子、機械等行業用作有機反應催化劑、研磨劑、拋光劑、耐火材料等，與國民經濟的關聯度高達90%以上。我國氧化鋁產量每年約5000萬噸，約占世界的50%，是全球最大的氧化鋁生產國。對氧化鋁生產技術的創新和突破顯得尤為重要。傳統的生產氧化鋁的拜耳法（使用率高達99%）存在兩個基本缺陷：一是對鋁土礦的品位要求高，二是產生大量高堿性赤泥。其中，平均每生產1噸氧化鋁，附帶產生1～2噸赤泥，且赤泥因無經濟可行的利用方法而建壩推存，不但危害環境，而且占據大量空間。赤泥的利用是世界性難題。

　　日前，中國有色金屬工業協會在沈陽組織專家對東北大學張廷安教授團隊完成的“大規模低成本無害化處理拜耳法赤泥技術”“鈣化-碳化法高效利用中低品位鋁土礦清潔生產氧化鋁技術”進行了鑒定，一致認為兩項技術成果均達到國際領先水平。例如，應用該技術處理鋁硅比3.29的鋁土礦，其氧化鋁溶出率高達86%，較傳統方法不到70%取得大幅提高；同時，使傳統方法產生并無法利用的廢棄物——高堿性赤泥，堿回收率提高95%以上，氧化鋁回收率50%以上，變廢為寶，破解了赤泥無法經濟可行利用的這一世界性難題。

　　我國鋁土礦資源70%屬于中低品位礦，大量需要進口，對外依賴度達50%以上。如何有效利用我國中低品位鋁土礦一直是我國氧化鋁工業的技術瓶頸問題。張廷安教授帶領的特殊冶金創新團隊從改變赤泥中平衡固相結構出發，經過十幾年的潛心研究，提出了理論上不含堿、不含鋁的新型結構的赤泥，由此取得以上兩項技術發明，不僅從理論上擺脫了拜耳法生產氧化鋁對鋁土礦鋁硅比品位的限制，實現了利用低品位鋁土礦生產氧化鋁；而且，實現大幅度降低赤泥中鈉和鋁的含量，從根本上解決了赤泥的大規模、低成本無害化和資源化，是氧化鋁生產的顛覆性技術。

　　在技術創新的基礎上，兩項技術還在工業上進行了廣泛實踐。包括在赤泥出口直接進行高效、清潔利用；開發了鈣化與碳化反應裝置，建立了擴試示范系統等，為該技術的工業化提供了裝備基礎。

　　技術的研發成功對我國的氧化鋁工業具有重大意義，相當于可使我國鋁土礦資源擴大2～3倍，延長鋁土礦使用年限30年以上，可擺脫氧化鋁行業對進口礦物的依賴。同時，使用該技術處理中低品位鋁土礦，生產成本較現有方法每噸可降低400～500元；應用該技術將現有赤泥中的含堿量由4%～6%降低0.12%～0.20%，每噸赤泥經濟效益可達150元以上，并且每年降低赤泥堆場運行維護費用6000萬元以上。如果我國普遍采用該技術，氧化鋁生產每年額外可獲得經濟效益500億元，如現有的拜耳法赤泥全部采用該方法處理，則可以產生經濟效益近千億元，具有顯著的社會效益和經濟效益。

　　目前，兩項技術發明形成了15項系列發明專利、2項國際PCT專利，并在實驗室建立了年處理5萬噸的擴試規模試驗線。