走氟化工创新之路助铝工业节能减排

1、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

2、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1电解铝企业的用电消耗降低，含氟、

3、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

4、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。2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

5、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：组成无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝氟化铝 AlF3（ %）90.590.085.5二氧化硅 SiO2（ %）0.020.250.30五氧化二磷 P2O5（ %）0.0040.030.04硫酸盐 SO4（ %）0.080.301.00烧减量（ %）0.300.505.50松装密度（ g/cm3）1.601.500.703 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

6、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：3项目影响方面无水氟化铝干法氟化铝湿法氟化铝氟化铝吨铝消耗氟化铝吨铝消耗氟化铝 25kgAlF原料消耗吨铝消耗氟化铝 19.8kg320kg二氧化硅进入原铝中进入原铝中 35ppm的产品质量进入原铝中 1.85ppm 的硅 SiSiO 223.3ppm 的硅 Si硅 Si每万吨原铝在电解五氧化二磷每万吨原铝在电解液中累集每万吨原铝在电解液能量消耗液中累集 26.2kgP2O53.5kg 的磷 P的磷 P中累集 43.7kg 的磷 P硫酸盐每万吨原铝释放每万吨原铝释放每万吨

7、原铝释放污染排放100kg 的 SO 气体400kg 的 SO 气体 1670kg 的 SO 气体SO4222氢氟酸每万吨原铝释放 1.3吨 HF气 每万吨原铝释放每万吨原铝释放 30.6污染排放2.2 吨 HF 气体吨 HF气体HF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

8、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。42、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

9、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（ %）钠 Na（ %）12.5133330二氧化硅 SiO2（ %） 0.250.285三氧化二铁 Fe2 O3 （ %）五氧化二磷 P2O5（ %）氧化钙 CaO（ %）硫酸盐 SO4（ %）水分

10、H2O（ %）烧减量（ %）分子比0.0050.080.010.020.030.20.050.50.250.251.53.02.8 3.02.0 2.23 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

11、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；6能量消耗电解槽启动需冰晶石9.5t ， 电解槽启动需冰晶石纯碱 0.5t 。10.5t ，纯碱 4t 。三氧化二铁产品质量进入原铝中 0.38ppm 的铁进入原铝中 6ppm的铁Fe OFeFe23硫酸盐污染排放每万吨原铝释放每万吨原铝释放SO467kg 的 SO2 气体kg 的 SO2气体烧减量污染排放每万吨原铝释放 6.7吨HF每万吨原铝释放气体。13.35 吨 HF气体。4 发展方向高分子比冰晶石产品，经过几

12、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

13、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7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

14、，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、8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；