近日，隨著中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司（簡稱鄭州研究院）與遵義鋁業(yè)就濕法深度氧化脫硫脫碳技術(shù)產(chǎn)業(yè)化在遵義鋁業(yè)其他生產(chǎn)線全面推廣應(yīng)用達(dá)成一致意見，標(biāo)志著雙方歷時(shí)十年研發(fā)、試驗(yàn)與工業(yè)應(yīng)用的濕法氧化同步脫硫脫有機(jī)物技術(shù)取得令人滿意的成果，也預(yù)示著一水硬鋁石型高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁技術(shù)難題被破解，正式進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。

生產(chǎn)中的難題就是研發(fā)課題

近年來，隨著我國氧化鋁工業(yè)快速發(fā)展，氧化鋁產(chǎn)能和產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，占世界產(chǎn)量的50%以上。而我國的鋁土礦資源量僅占全球的3.3%，日漸匱乏。我國高硫鋁土礦的總儲量在8億噸以上，但在通常的拜耳法條件下使用高硫鋁土礦，會對氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生嚴(yán)重危害，缺乏經(jīng)濟(jì)利用高硫鋁土礦的有效方法。當(dāng)溶出過程中溶液中的硫與有機(jī)物含量達(dá)到一定程度后，硫會腐蝕預(yù)熱管道、溶出器和蒸發(fā)器；造成氧化鋁中鐵含量超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量下降；蒸發(fā)過程能耗增加，且造成堿損失；惡化赤泥沉降性能，導(dǎo)致沉降槽跑混等諸多危害。有機(jī)物會降低氧化鋁生產(chǎn)過程分解率；氫氧化鋁產(chǎn)品帶色、粒度細(xì)化；氧化鋁產(chǎn)品鈉含量超標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量下降；赤泥沉降性能惡化；草酸鹽與氫氧化鋁一起結(jié)晶析出，易導(dǎo)致分解槽垮槽等危害。致使高硫鋁土礦無法得到經(jīng)濟(jì)高效利用。

因此，如何有效解決硫和有機(jī)物的脫除問題，實(shí)現(xiàn)高硫鋁土礦的經(jīng)濟(jì)高效利用，成為困擾我國氧化鋁企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的卡脖子難題。

鄭州研究院作為中鋁技術(shù)研發(fā)中心，始終以科技創(chuàng)新服務(wù)中鋁高質(zhì)量發(fā)展為首要任務(wù)，未雨綢繆，面對難題，主動擔(dān)當(dāng)，于2011年率先提出了“高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁綜合技術(shù)研究”項(xiàng)目，并得到了中鋁股份的大力支持，被列為其重大科技專項(xiàng)予以攻關(guān)。在該專項(xiàng)中包含了兩個(gè)子課題：一水硬鋁石型鋁土礦反浮選同步脫硫脫有機(jī)物技術(shù)及濕法氧化同步脫硫脫有機(jī)物技術(shù)。鄭州研究院領(lǐng)導(dǎo)高度重視，迅速分別成立了以資源綜合利用研究所和氧化鋁研究所為主體的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，立即開展了實(shí)驗(yàn)室研究與技術(shù)攻關(guān)。中鋁集團(tuán)氧化鋁首席工程師尹中林作為“濕法氧化同步脫硫脫有機(jī)物技術(shù)”課題負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)由氧化鋁研究所和華慧公司專業(yè)技術(shù)人員參加的濕法氧化項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)，投入到了困難重重的研究征途。

創(chuàng)新之初艱難多

國內(nèi)外針對高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的脫硫、脫除有機(jī)物問題開展了大量的研究工作，嘗試采用了多種方法。但都不適合我國氧化鋁企業(yè)用一水硬鋁石型高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的原料、環(huán)境和工藝技術(shù)條件。這些技術(shù)路線因成本高或者其它原因而未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。如何找到一種可行的技術(shù)方案，有針對性的解決一水硬鋁石型高硫鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁并可大規(guī)模的高效經(jīng)濟(jì)利用，是當(dāng)務(wù)之急。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)國內(nèi)多數(shù)氧化鋁企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，結(jié)合豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新性的提出了濕法氧化的技術(shù)路線。在2012年從實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究開始，采取產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的開放式研究方式，借助鄭州大學(xué)及有關(guān)氧氣生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，百折不撓的研發(fā)試驗(yàn)裝置。相繼攻克了注氧器結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、計(jì)量等一系列技術(shù)難題，通過反復(fù)試驗(yàn)，成功研發(fā)了可行的試驗(yàn)注氧設(shè)備。經(jīng)過長期系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室研究，優(yōu)化再優(yōu)化，歷經(jīng)兩年，克服重重難題，終于形成了一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法溶出過程中濕法氧化脫硫脫碳技術(shù)原型。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果表明，遵義高硫鋁土礦及其選精礦進(jìn)行高壓濕法氧化后可以將溶出液中的活性硫S^2-和S₂O₃^2-除去，使得溶液中的Fe含量降低。而硝酸鈉和雙氧水的氧化效果差，溶出過程中添加氧化劑硝酸鈉和雙氧水對溶液中S^2-有一定的去除效果，但對S₂O₃^2-的去除效果不明顯。溶液在通氧氣濕法氧化硫的同時(shí)可以氧化有機(jī)物；通入氧氣和加入硝酸鈉及雙氧水相比，通入氧氣的成本最低, 效果最好。最終選定濕法氧化為最優(yōu)方案。

啃下工業(yè)化這塊“硬骨頭”

2015年，鄭州研究院和遵義鋁業(yè)股份有限公司開展產(chǎn)研合作，在其第四條氧化鋁生產(chǎn)線上進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，檢驗(yàn)濕法氧化技術(shù)原型應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的可行性。

實(shí)驗(yàn)室得到的技術(shù)原型只是說明該技術(shù)路線從原理上是走得通的、可行的，但真拿到大規(guī)模的生產(chǎn)線上去應(yīng)用，還有很長的路要走。濕法氧化技術(shù)也不例外。首先遇到的便是如何在高溫高壓高腐蝕的生產(chǎn)線上通入氧氣的問題。實(shí)驗(yàn)室用的注氧設(shè)備根本無法套用到這種環(huán)境中。“如何盡快研制一種工業(yè)用注氧計(jì)量裝置，是當(dāng)時(shí)我們面臨的最大難題，也是項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。”氧化鋁研究所所長齊麗娟充滿感嘆的回憶道。

該技術(shù)工業(yè)應(yīng)用裝備工況條件苛刻，對安全性、可靠性要求極高，國內(nèi)尚無裝備可以借鑒。以鄭州研究院為主，雙方團(tuán)隊(duì)配合默契，開展了聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)。從注氧計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選用材質(zhì)、采購配件、制作加工，到施工安裝，開始工業(yè)試驗(yàn)。不是選用材料不耐高壓，就是不耐腐蝕；不是設(shè)計(jì)有缺陷，就是結(jié)構(gòu)不夠好；不是計(jì)量不準(zhǔn)確，就是通氣不勻反應(yīng)不均。一改再改，反反復(fù)復(fù)，前前后后進(jìn)行幾十次試驗(yàn)，不斷完善，攻克了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)。第一階段濕法氧化工業(yè)試驗(yàn)表明，在氧氣添加適量的條件下，單次濕法氧化后溶出液中的S^2-降低25～60%，有機(jī)碳含量降低5～6%。試驗(yàn)過程中未發(fā)現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織專家于2015年底對該項(xiàng)目進(jìn)行了鑒定。專家組一致認(rèn)為，該項(xiàng)目開發(fā)的一水硬鋁石礦拜耳法氧氣濕法氧化脫硫脫有機(jī)物技術(shù)，可有效消除硫及有機(jī)物對拜耳法過程的影響；開發(fā)的不凝性氣體的在線連續(xù)檢測和濕法氧化系統(tǒng)的安全控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)殘余氣體成分的實(shí)時(shí)監(jiān)測和濕法氧化全系統(tǒng)的安全操作與控制。項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。并與2016年被評為中國有色金屬行業(yè)科技進(jìn)步一等獎。

為有效解決采用第一階段技術(shù)成果進(jìn)行生產(chǎn)的遵義鋁業(yè)第四條生產(chǎn)線有機(jī)物持續(xù)升高和鋁土礦含硫量提升的問題，2019～2020年，鄭州研究院和遵義鋁業(yè)繼續(xù)合作，深入開展了“濕法氧化脫硫脫碳技術(shù)優(yōu)化升級研究”。經(jīng)過12個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行安全平穩(wěn)，，可完全滿足工業(yè)應(yīng)用。在試驗(yàn)條件下，溶液中S^2-降低了40%以上，溶液吸光度降低了10%以上，C_org降低了1%以上，C₂O₄^2-降低了4%以上；與同時(shí)期添加硝酸鈉的生產(chǎn)線相比，溶液中S^2-降低了30%以上，溶液吸光度降低10%以上，C_org降低了1%以上，C₂O₄^2-降低了5%以上。工業(yè)應(yīng)用證明氧氣濕法氧化脫除硫和有機(jī)物的效果明顯優(yōu)于添加硝酸鈉的氧化效果，且經(jīng)濟(jì)效益顯著。

                 堅(jiān)守初心勇創(chuàng)新

該項(xiàng)目意義重大，兩次工業(yè)試驗(yàn)前后歷經(jīng)的近五年時(shí)間內(nèi)，始終受到鄭州研究院和遵義鋁業(yè)雙方領(lǐng)導(dǎo)的高度重視與大力支持。鄭州研究院黨委書記、執(zhí)行董事樊大林在技術(shù)開發(fā)中,一再要求要發(fā)揮黨建引領(lǐng)作用,把此項(xiàng)目做好做扎實(shí)，做成“兩帶兩創(chuàng)”的標(biāo)桿。并于2020年1月，在試驗(yàn)的關(guān)鍵時(shí)期，親自帶隊(duì)深入遵義鋁業(yè)濕法氧化脫硫脫碳項(xiàng)目現(xiàn)場，慰問項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)全體參戰(zhàn)人員，給大家以鼓勵(lì)和有力支持；并對試驗(yàn)流程、設(shè)備控制和指標(biāo)結(jié)果等進(jìn)行具體指導(dǎo)?？偨?jīng)理史志榮、副總經(jīng)理陳開斌,對該項(xiàng)目十分關(guān)心，多次深入現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)，積極協(xié)調(diào)，為項(xiàng)目研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了良好的條件。

“中鋁大家庭”和協(xié)同創(chuàng)新理念在項(xiàng)目實(shí)施中體現(xiàn)得淋漓盡致。遵義鋁業(yè)董事長謝青松多次深入現(xiàn)場協(xié)調(diào)解決遇到的困難和問題，關(guān)心鄭州研究院項(xiàng)目人員的工作和生活。具體負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的副總經(jīng)理李其貴更是無縫對接、親力親為。他們與遵義鋁業(yè)的有關(guān)部門和一線員工一道，為項(xiàng)目的順利開展付出了辛勤的努力和汗水，做出了突出貢獻(xiàn)。

哪里有困難，哪里有黨員，黨旗黨徽就始終閃耀在技術(shù)創(chuàng)新的第一線。黨員干部帶領(lǐng)員工創(chuàng)新創(chuàng)造的感人事跡，一樁樁一件件，感人至深。特別是2020年新冠肺炎疫情發(fā)生后，在疫情稍有緩解的三月中旬，項(xiàng)目組集體做了核酸檢測后立即趕赴現(xiàn)場，每天跟班指導(dǎo)，堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求開展工作。項(xiàng)目組成員往往一去幾個(gè)月盯在現(xiàn)場。去時(shí)春寒料峭、棉衣加身，回來時(shí)已是穿短袖的盛夏。大家由于都沒帶夏裝，不得不在遵義網(wǎng)購。在試驗(yàn)進(jìn)行的重要時(shí)期，尹中林四月初膽囊炎復(fù)發(fā)，低燒不退。他自己買了點(diǎn)藥，忍住疼痛堅(jiān)持到完成試驗(yàn)。問他為啥不去醫(yī)院？他說：“當(dāng)時(shí)疫情控制的還很嚴(yán)，對于發(fā)燒病人都是要被隔離半個(gè)月的。為不耽誤試驗(yàn)，只能忍著。”黨員路曉濤的妻子懷孕，在例行產(chǎn)檢時(shí)查出了問題，需要丈夫陪同到鄭州就醫(yī)。“當(dāng)時(shí)我也很擔(dān)心，可我遠(yuǎn)在遵義試驗(yàn)現(xiàn)場脫不開身，妻子在電話中哭著埋怨我，我也難受的直掉淚。”加班加點(diǎn)更是家常便飯。常常每天在從廠里回住處的路上，都能看到夜里十一點(diǎn)半那趟由北往南的航班。正是這些默默的付出，保證了項(xiàng)目按計(jì)劃順利完成。

成功開發(fā)的成套濕法氧化脫硫脫碳技術(shù)成熟可靠，可靈活應(yīng)用于一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法溶出過程中單獨(dú)氧化脫硫、單獨(dú)氧化脫有機(jī)物和同步氧化脫硫脫有機(jī)物。不僅能解決我國一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法工藝中因有機(jī)物的累積對氧化鋁生產(chǎn)過程造成的危害，同時(shí)還可以解決高硫一水硬鋁石型鋁土礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中硫與有機(jī)物的影響問題，實(shí)現(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)過程的高效穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)成果推廣應(yīng)用前景廣闊，可推廣應(yīng)用到使用高有機(jī)物鋁土礦以及使用高硫高有機(jī)物鋁土礦的氧化鋁企業(yè)。