年产2万吨特材冶炼灰渣综合利用工程可行性研究报告(编辑修改稿)

年产2万吨特材冶炼灰渣综合利用工程可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

求量不断增加，市场前景看好。 三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 9 中国白炭黑的生产现状与市场分析 白炭黑是白色粉末状无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。 白炭黑是多孔性物质，其组成可用 SiO2nH2O 表示，其中 nH2O是以表面羟基的形式存在。 能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。 耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性用作油漆涂料填充剂、橡胶补强剂、塑料增粘剂和触变剂、合成润滑脂硅脂的稠化剂。 其中，生产规模在 /年（含）以上的厂家共有 10家，生产能力合计为 万吨，约占中国沉淀法白炭黑总产能的 %，其中，株洲兴隆化工实业公司是目前中国最大的沉淀法白炭黑生产企业。 目前，中国仍有多套沉淀法白炭黑装置将建设投产，其中，主要有山东金能煤炭气化有限公司新建 /年装置；江西黑猫炭黑股份有限公司新建 /年装置（其中一期 /年已经于 2020年 9月投产）；嘉翔（福建）硅业有限公司新建 /年装置；重庆建峰化工公司扩建 /年装置；南安大赢化工新建 /年装置；福建顺昌诚瑞化工公司扩建 /年装置；通化双龙化工有限公司扩增 /年装置；福建三明同晟化工有限公司扩增 /年装置；江西万载县辉明化工有限公司扩增 /年装置等。 第 3 章 项目技术情况 灰渣的处理技术概况 目前我国冶炼废渣的处置方法主要是堆存、无害化处理或掩埋，其中部分粉煤灰类废渣可用制建材的原料。 目前与本项目处理的烟灰的利用没有工业 化的先例。 但报道的研发技术主要包括两类，一类是用碱液浸出、然后采用离子交换法提镓，但产生渣量大，难以利用，形成二次污染。 另一类是酸浸后萃取，一般萃取率较低，流程长、投资大。 因此至今没有实现工业化应用。 三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 10 金属镓的生产技术概况 当前金属镓的工业生产均是以氧化铝生产的铝酸钠分解母液为原料生产。 镓提取冶金方法为先富集镓然后净化后电解。 有工业化前景的富集净化方法主要包括石灰乳、碳酸化或中和法；溶剂萃取法；树脂吸附法与离子交换法等。 目前我国金属镓的生产均以氧化铝生产过程中的铝酸钠母液为原料生产，所采用的技术仅有贵州铝厂选用石灰沉淀法，但已停产，其余全部采用离子交换法，其中只有早期的郑州铝厂与山西孝义铝厂采用固定床技术，其余部分均采用移动床技术。 国内金属镓生产厂的使用技术与产能 序号 生产厂 生产方法 产能 （ t/年） 1 三门峡开曼铝业 离子交换法、移动床 45 2 东方希望 离子交换法、移动床 40 3 山东鲁能 离子交换法、移动床 30 4 孝义兴安化工 离子交换法、移动床 20 5 山西铝厂 离子交换法、移动床 18 6 郑州铝厂 离子交换法、固定床 15 7 阳泉铝业 离子交换法、移动床 15 8 河南登封铝业 离子交换法、移动床 8 9 平顶山汇源 离子交换法、移动床 6 10 山西孝义 离子交换法、固定床 4 11 重庆博赛 离子交换法、移动床 10，母液镓浓度低，已停产 12 山东铝厂 离子交换法、移动床 8，母液镓浓度低，已停产 13 贵州铝厂 石灰沉淀法 4，已停产 总计 201 （不含已停产能） 国内目前金属镓的产能与使用技术如上表所示。 同时由于金属镓的市场需求旺盛，不断有氧化铝厂正在计划扩大金属镓的产量。 硫酸铝钾的生产技术概况 目前国内外生产硫 酸 铝 钾的方法大体可分为 两 大类：一类是从 明矾石矿经焙烧三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 11 溶出后结晶； 其产量约占 80% ~85%；二是用复杂组分的 含 钾 铝 矿石 或矿渣 制取，根据原物料成分，通过添加硫酸铝或者硫酸钾来合成。 其产量占 15%左右。 硫酸铝钾的溶解度随温度的变化很大。 低温时溶解度很低，而在温度较高时溶解度大幅度提高。 利用硫酸铝钾的这个溶解度特性，先把溶液蒸浓，然后冷却，即可得到 12水硫酸铝钾晶体。 目前的结晶工艺分为自然冷却结晶和结晶釜控制结晶两种。 自然冷却结晶可以得到大块晶体，但是晶体容易裹入其它杂质。 此种工艺适合于溶液成分比较单一的结晶。 结晶釜控制结晶可以在溶液成分复杂、杂质较多的情况下得到纯度很高的晶体，一般晶体尺寸为 ，产品质量能够达到食品添加剂的标准。 本项目的湿法清洁浸出技术简述 本项目采用湿法浸出综合回收棕刚玉烟尘中的铝、钾、镓等有价元素的清洁生产新技术，并且副产得到沉淀二氧化硅白炭黑。 灰渣经酸浸后分离浸液和浸渣，浸液经蒸发冷却结晶得到 12水硫酸铝钾晶体；结晶后液经中和沉淀氢氧化镓得到镓精矿。 镓精矿经碱溶造液得到电解液，含镓电解液通过电解得到金属镓。 浸出渣用氢氧化钾浸出，固液分离后得到硅酸钠溶液（水玻璃） ，仅剩极少量余渣。 硅酸钠溶液用硫酸中和沉淀得到超细二氧化硅白炭黑。 沉淀二氧化锆白炭黑后的硫酸钾溶液返回硫酸铝钾结晶工序，用于补充硫酸钾。 生产废水经中和除杂后全部循环利用。 浸出后所剩极少渣可用于做建材的原料，全过程无二次污染、无废水排放，可实现烟尘的彻底处理，同时实现资源的高效深度利用。 三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 12 第 4 章 项目选择与建设条件 建设规模与产品方案 根据三门峡及周边地区的烟灰产生量，本项目拟建设年处理 20200吨棕刚玉烟灰的全年连续运行生产线。 根据烟灰中镓、钾、铝的含量不同，计划全年产金属镓 21000kg，硫 酸铝钾 30000吨，白炭黑 8000吨。 其中金属镓产品大部分出口国外，其余内销；硫酸铝钾与白炭黑均内销。 本项目所需主体生产厂房面积 8100 m2（ 30m 270m），原料仓库占地 2400 m2（ 60m 40m），办公室及产品贮存占地 1200 m2（ 20m 60m），职工食堂等生活设施占地 360 m2（ 30m 200m）。 项目场址与建设条件 本项目建设场址位于三门峡市产业聚集区的三门峡神源镓业有限公司生产区内，该公司占地 ，建设用地 ，可以满足本项目的建设需要。 本项目日平均需 要消耗 110吨、新鲜水 200吨、电需求 20300kWh。 所需汽、水与电均由三门峡市产业聚集区集中提供，其中蒸汽来源为位于该集聚区的大唐发电厂。 气象条件 三门峡市地处中纬度内陆区，属暖温带大陆性季风气候。 历年平均气温 ℃，年平均日照 小时，历年无霜期 184— 2l8 天，平均年降雨量 550— 800 毫米。 由于本地区属低山丘陵区，地形切割强烈，地貌形态复杂，山地、丘陵、川谷兼有。 形成了具有暖温带、温带和寒温带的多元气候，其特点为一年四季分明，光、温、水同步增减，气候 多元复杂，气象灾害频繁。 各气象参数统计表 序号 项目 单位 数值 出现时间 资料年 1 多年平均气温 ℃ 19712020 2 多年平均气压 hPa 19712020 3 多年平均风速 m/s 19712020 三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 13 4 多年平均相对湿度 % 61 19712020 5 历年昀小相对湿度 % 0 1984/02/29 19712020 6 多年平均降水量 mm 19712020 7 多年昀大降水量 mm 1984年 19712020 8 历年极端昀高气温 ℃ 1972/06/28 19712020 9 历年极端昀低气温 ℃ 1967/1/16 19712020 10 历年定时昀大风速 m/s 1977/02/20 19712020 11 历年昀大积雪深度 cm 14 1999/03/20 19712020 12 历年昀大冻土厚度 cm 45 1967/01 2天 19712020 13 累年连续一次昀大降水量 mm 1982/08/04 19712020 14 累年昀大一日降水量 mm 1972/09/01 197120205 15 多年平均雷暴日数 d 15 4月 9月 19712020 16 年昀多雷暴日数 d 61 7 19712020 工程地质 三门峡市产业聚集区地处黄河南岸边的二级阶地，地貌平坦，场地内为农田、耕地，地面标高 +335m 左右。 水文地质 厂址位于陕县境内，陕县位于河南省西部，黄河三门峡水库南岸，陇海铁路、连霍高速横贯，崤山山地自西南向东北贯穿全境，西北部为黄土台地，东部为丘陵地，海拔 300－ 600m 之间。 厂址的防洪条件主要考虑黄河三门峡水库的影响因素。 三门峡水库是黄河干流的一座大型水利枢纽，于 1960 年建成，以后又进行了改建。 水库设计百年一遇的洪水位 ，迁赔高程。 黄河大堤堤顶高程325－ 326m。 厂址自然地面标高在 335m左右，洪涝影响不大。 从地质构造上看，厂址场地内及附近无全新活动性断裂通过，按照有关规定，场地处于相对稳定地段，适宜建厂。 地震烈度 三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 14 据《中国地震烈度区划图》（ 1990），该区地震基本烈度为 7度。 基础设施条件 供电和 供热 本项目所需的电和蒸汽均由开曼能源开发有限公司建造的热电厂供给。 通讯 陕县程控电话已与三门峡市并网，能拨打全国各地和国外；移动通信发展迅速，县域内移动信号没有盲区，信号强、话音清晰，能直拨全国各地及港澳台，与国外通讯也很方便。 供水 陕县区域内地表水体主要有黄河和南曲河。 蓄水期黄河水质属高矿化中性很硬水，其耗氧量为 ，为较低耗氧量的水，黄河水对地下水水质影响不大。 陕县地下水属 HCO3 型低矿化水， PH 值在 之间，矿化度 ，硬度多在 德国度，适于饮用。 主要分布于滩地和黄河二阶地。 地下水水资源丰富，拥有可开发水资源总量为 ，其中新县城区占 亿立方米，目前已开发利用水资源 9000 万立方米。 本项目需水从三门峡市张家河水库和涧里水库。 从这个水库进入三门峡市产业聚集区的总水管。 本项目是一个节能节水项目，生产用水可实现闭路循环。 因此项目实施后，不会对产业聚集区的现有供水状况产生任何影响。 交通 三门峡市位于河南省西部，与山西、陕西交界，东连洛阳，南接南阳，西与陕西省接壤，北隔黄河与山西省相望。 是豫、晋、陕三角经济区的中 心城市。 铁路方面有陇海铁路穿过其境，在陕县有二级编组站、欧亚大陆桥编组站。 公路方面有连霍高速公路、 310 国道、 209国道通过陕县，三门峡市与周边地区均有公路相通，交通十分方便。 三门峡神源镓业 有限公司 每年二万吨特材冶炼灰渣综合利用工程 15 第 5 章 工程技术方案 生产工艺的设计原则 项目采用的工程技术以及设计选择的原则是对烟灰固体废弃物的处理与资源化深度利用并重，达到工业化生产可靠、技术先进、多金属资源综合利用、节约投资，过程清洁无污染的目的。 因此设计采用的技术在相关领域应用较成熟，生产操作易于控制，装置自动控制水平高，非标设备设计合理，用材要求准确可靠，生 产消耗低，资源利用率高。 同时由于烟灰的成分差别较大，还要求生产装置的操作灵活性强。 因此本项目采用酸浸同时浸出烟灰中的镓、钾与氧化铝，分离钾与铝盐后富集镓的总体技术路线，可实现烟灰中金属资源的深度综合利用。 酸性废水经石灰中和调整 pH后用氢氧化钠沉镓。 沉镓后液可全部循环回用，中和产生的硫酸钙与浸出后的渣可用于做建材的原料。 因此本项目无废水、废渣以及废水排放。 是综合利用固体废弃物的同时不产生二次污染的典型工程项目。 同时由于氧化铝行业提镓的离子交换法成本高、投资大、操作与控制复杂，本项目可避免采用该技术，从而生产 成本低、镓富集后蒸发水量少，能耗低。 项目实现灰渣中钾与铝的综合回收利用。 利用硫酸铝和硫酸钾形成复盐硫酸铝钾的特性，以及硫酸铝钾的溶解度随温度变化差别很大的特点，通过冷却结晶的工艺流程，快速分离溶液中的硫酸铝和硫酸钾，得到副产品硫酸铝钾。 结晶后液用石灰调节 PH值然后用氢氧化钠实现镓的沉淀，余液返回系统循环使用。 沉镓渣用氢氧化钠溶解可以实现资源的高附加值综合利用。 项目组成 建成一条年处理 2万吨棕刚玉烟灰的生产线，具体包括： （ 1）原料制备：主要是烟灰和酸液料浆的调配； （ 2）溶出：主要是烟灰浆液中 镓、钾与氧化铝的浸出；溶出后浆液过滤分别得到滤渣与浸出液； （ 3）硫酸铝钾结晶：主要是对浸出液降温结。