能源與固廢利用結合 走產業轉型升級新路
蒙古鄂爾多斯節能環保的煤電熱工業園區。受訪者供圖
內蒙古鄂爾多斯市因能源而崛起，進入新時代，也必然地背負起一個歷史性的命題：做好能源綠色發展的文章，積極探索現代能源產業轉型之路。
在2020年內蒙古民營企業100強的名單中，能源企業占據了前六位中的3個席位，營業額總和超過900億元。從某種意義上講，龍頭企業的轉型發展，會直接影響當地眾多能源企業的產業轉型升級，為其提供必要的思路和經驗。
8月20日，內蒙古蒙泰集團（以下簡稱蒙泰集團）總裁助理高培君告訴記者，高鋁粉煤灰制備鋁硅合金的放大試驗生產線即將建成，這項新技術的攻關已取得重大突破，技術達產后，他們將為地區能源產業轉型升級和粉煤灰大宗固廢利用，提供一條高效高質的全新路徑。
依靠創新 生產轉型隨處可見
全國六分之一的煤炭、四分之一的天然氣、800多億度電都產自鄂爾多斯。在時下的鄂爾多斯，礦山生態修復治理、疏干水循環再利用、減排降塵、固廢利用已經成為大型能源企業的必修課。而高新技術研發應用、延伸產業鏈、豐富價值鏈，才是能源企業轉型發展“見功力”的關鍵所在。事實上，能源產業轉型升級一直在這里進行。
2019年10月，中為（上海）能源技術有限公司下屬內蒙古中為煤氣化技術有限公司在鄂爾多斯市開展的煤炭地下氣化（ISC）技術工業化試驗示范項目取得突破性進展，成功產出合成氣，成為全球首個高溫高壓、純氧氣化、安全可控、可大規模產業化復制推廣的第四代ISC技術產業化示范項目，至今已穩定運行近2年時間，具備了大規模產業化條件。
據了解，作為一種顛覆性的煤炭開采技術革新，該技術集成實現了5個世界首次：首次實時地下氣化爐工藝監控系統；首次安全可控地下點火和供氧系統；首次多通道、多功能注入井和產品井系統；首次連續生產高溫產品井系統；首次實時地下環境監測系統。
中為（上海）能源技術有限公司副總裁汪傳敏告訴科技日報記者：“該項目同時也創造了6個中國第一：第一個最深煤層的ISC技術項目；第一個長通道地下水平對接氣化爐；第一個工業化規模的ISC多功能連續油管撬裝系統；第一個模塊化煤焦油固液分離和循環系統；第一個工業化規模的ISC技術工藝控制系統；第一個長期、連續、穩定、可控、純氧氣化、安全、高效、低成本、綠色環保、可大規模工業化推廣復制的ISC技術項目。”
在鄂爾多斯市烏審旗廣袤的土地上，一種源自煤矸石、具有有機肥性能的土壤改良劑正在被實驗開發，研究團隊正在不斷從示范田中采集數據、完善配比。
這項來自鄂爾多斯市寶億科技有限公司的技術，將產業發展立足于消耗和循環利用煤矸石資源，使煤矸石就地轉化，制備成為可用于鹽堿地、沙地的土壤改良劑。從資源的選取到新產品的應用，與鄂爾多斯的資源現狀和自然環境高度契合。
研發團隊帶頭人、河南理工大學材料學院院長張傳祥告訴記者：“我們的技術路線是把煤矸石破碎成為顆粒，加入微生物菌種和刺激微生物生長的礦物質，混成后撒入土地，煤矸石降解的過程同時也是一個有機成分緩釋的過程，這就可以逐步增加土壤中的有機碳含量，達到土壤改良的目的。”
選準資源 產業方向另辟蹊徑
如果說硬核技術是能源產業轉型升級的有力支撐，那么新技術加戰略性的產業布局，則可以讓能源產業的轉型發展走得更遠。
對于蒙泰集團來說，保障煤炭供應和電力輸送是企業必須履行的責任。步入新時代，如何同時做好保產能、降能耗實現固廢利用、延伸產業鏈，成為這家龍頭企業必須思考和踐行的問題。
蒙泰集團將眼光投向了鄂爾多斯準格爾煤田及周邊地區的高鋁粉煤灰，這些粉煤灰主要來自當地火電廠，如中國能源集團國華電力、全球最大火電廠大唐托電等等，長期以來它們深埋地下，數以千萬噸計。
“粉煤灰擴散到環境中，會形成重污染，但是這里的粉煤灰含鋁比例極高，如果利用好，其生態效益與經濟價值將不可估量。”高培君告訴記者。
從污染物中提取制備戰略資源，將煤炭資源吃干榨凈，是能源企業一直關注的重點。近年來，中國大唐集團的“粉煤灰預脫硅堿石灰燒結制備氧化鋁”產業化示范線，國家能源集團的粉煤灰鹽酸法制備氧化鋁項目，都為粉煤灰綜合利用積淀了寶貴的技術經驗。
蒙泰集團鋁產業鏈日趨成熟，銷售額近百億，然而要實現產業轉型升級，首先要拋棄傳統的高耗能生產工藝。在蒙泰集團總部的專利墻上，記者看到了一項發明專利授權：一種利用粉煤灰制備鋁硅氧化物的方法。
“如果說粉煤灰制備氧化鋁成本太高，那我們能不能另辟蹊徑，同步利用粉煤灰當中占比最高的的鋁、硅兩大元素，制備市場需求量大、附加值高的鋁硅合金呢？事實上，我們早就開始了這項技術攻關，并于去年取得關鍵技術的突破，這項技術的攻關，很大程度上決定著我們企業的未來。”蒙泰集團董事長奧鳳廷說。
戰略布局 勾勒高端材料市場
2020年初，一家名為APT的德國鋁深加工企業被我國企業全資收購，這也意味著這家歐洲第二大鋁深加工企業開始為中國人打工，而出資收購APT的，正是蒙泰集團。高鋁粉煤灰制備鋁硅合金實現產業化之后，我國的鋁合金產品可以直接進入歐洲市場。
高培君向記者坦言，傳統的熔配法生產鋁硅合金與我們利用粉煤灰制備鋁硅合金，有著天壤之別，前者為生產，后者則是技術和工藝流程的創新、產業技術轉型升級的標志。
在企業技術研發日志上，蒙泰集團鋁硅氧化物制備鋁硅合金生產工藝及裝備開發的進程一目了然，技術研發團隊負責人表示，傳統的熔配法生產鋁硅合金，是將工業純鋁與工業硅重熔后形成，所使用的原料金屬鋁和工業硅的生產與冶煉本身所需的能耗高，重熔過程又需要大量能耗并形成原材料的二次熔損和環境污染；而利用鋁硅氧化物一步到位生產鋁硅合金，省去了重熔過程，同時所需的鋁和硅元素直接來自于固廢物——粉煤灰中提取的鋁硅氧化物，就地取材，既利用了粉煤灰中的資源、節省運費，又從鋁硅合金的全生產流程中大幅度降低了能耗。
通過對市場的調研，鋁硅合金是輕量化產品制造的主要合金材料，目前每噸市場價格比鋁高約600元，有的高性能的鋁硅合金每噸要比鋁高出2000元以上，年市場需求量約900萬噸，且逐年增加。毫無疑問，粉煤灰制備鋁硅合金的生產工藝在解決粉煤灰環境污染問題的同時，可以創造出可觀的經濟價值。
“毋庸置疑，做好能源的綠色發展，首先要通過技術創新實現產業環保，我們的目標是將粉煤灰中所有的物料成分做成高附加值的主產品和附加值較高的副產品，達到零排放、凈利用。”奧鳳廷告訴記者，為了支撐粉煤灰制備鋁硅合金項目落地，根據國家“雙碳”目標，蒙泰集團正在規劃建設新能源發電項目，以解決綠電供應問題，從而保證粉煤灰產業的綠色發展、低碳運行。
奧鳳廷分析，項目實現產業化后，不僅可以有效解決大量燃煤電廠粉煤灰固廢排放問題，還可以低成本地解決國內鋁產業發展所需要的原料供應問題；更重要的是，可以彌補國內鋁土礦資源的不足，減少對國外鋁土礦的依賴，同時規避鋁土礦進口方面存在的斷供等風險，提高我國鋁工業發展的戰略安全性。
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