棕刚玉生产能耗分析及其节能措施研究

　　棕刚玉是一种人造工业原料，广泛应用与耐火材料工业，各种材质的固结磨具、涂附磨具或研磨膏等用于金属材料的磨削加工。在国家现代化建设中它又是一个不可缺少的行业。棕刚玉在我国起步较晚，是1951年由当时的沈阳苏家屯砂轮厂研制成功，至今已经走过五十九年的里程，半个世纪以来我国的棕刚玉产业从无到有，从小到大。在上世纪八十年代之前，我国的棕刚玉生产，也只有中国第一砂轮厂、第二砂轮厂、第三砂轮厂、第四砂轮厂、第七砂轮厂等几家大的国营企业在生产，当时的产量也不过十几万吨。自从我国进入改革开放以来，棕刚玉生产像雨后春笋般蓬勃发展起来，到目前为止，全国的棕刚玉生产能力已经突破300万吨，成为世界上棕刚玉生产第一大国。但是棕刚玉的生产是非常消耗能源的，所以今天我们就棕刚玉的生产能耗分析及其技能措施的研究展开论述：

　　1、棕刚玉能耗分析

　　我国的棕刚玉生产起初都是用固定炉进行生产的，上世纪七十年代出现了倾倒炉生产工艺，目前我国棕刚玉生产使用固定炉和倾倒炉的比例大约为3:4。不论是固定炉也好或是倾倒炉生产也罢，其生产工艺基本相似，都是以铝矾土为主要原材料，再配以其它辅助材料在矿热炉中经高温熔化，经一系列的物理化学反应而制得的，是一种能耗比较高的产品，其能耗费用在生产成本中约占1/2-2/3。因此铝矾土品质的好坏决定了能耗的高低。上世纪八十年代之前，生产棕刚玉所用的铝矾土其Al2O3含量均为80%左右，铝硅比为20:1，用这种高品铝矾土生产棕刚玉时，固定炉的单位耗电为2600KW H左右，倾倒炉单位耗电为2500KW H左右。铝矾土中的Al2O3含量与单位耗电的关系如图：

　　目前在我国境内Al2O3含量达到85%的铝矾土矿奇缺，或者说已经枯竭。现在生产棕刚玉所用的铝矾土其Al2O3的含量多在70% -80%之间,SiO2含量在5% -15%之间。铝矾土中SiO2含量的高低对单位耗电的影响显著，有资料表明，SiO2在铝矾土中的含量每增加2%时其单位耗电可增加8% -16%。为此目前各棕刚玉生产企业单位耗电都居高小下，固定炉单位耗电达到2800KW H左右，倾倒炉单位耗电达到2700KW H左右，有些甚至更高，加之电力和原材料价格不断上涨，使生产成本长期在高位运行，企业生产成本压力很大，同时也给节能减排带来了巨大的困难。

　　2、棕刚玉节能措施研究

　　铝矾土是生产棕刚玉的主要原材料，但它也是铝工业、耐火材料工业和石油支撑剂工业的主要原材料。随着国家工业化进程的小断提速以及铝工业、耐火材料工业、石油支撑剂工业的飞速发展，高品位的铝矾土矿已踪迹难觅。棕刚玉生产对铝矾土矿的要求与铝工业、耐火材料工业不同，后者要求铝矾土矿的品位较低。

　　半个世纪以来，棕刚玉生产仍沿用传统的工艺从未改变。随着时代的变迁，矿产资源锐减，矿产品的质量不断下降，原材料和能源价格的不断提升，节能减排任务日趋繁重，棕刚玉生产已经四面楚歌，如果在技术上没有新的突破，可以预测十年之后生产棕刚玉的单位能耗及生产成本均会出现惊人的大幅上升，一部分棕刚玉生产企业也会因此而被迫关停。按照目前市场价格为不变价进行测算，届时棕刚玉的生产成本将会在4500-5000元之间，节能减排将成为不可逾越的难题，鉴于以上各种因素，未来的棕刚玉生产和发展必须在科学发展观的指导下尽快转变生产发展方式，走技术创新之路。未来的棕刚玉生产与发展必须从以下几个方而入手：

　　(1)铝矾土中Al2O3的富集可以预见未来的棕刚玉生产所用的铝矾土矿其Al2O3的含量为70% -75%左右的矿居多，从《棕刚玉生产能耗分析》一文中的图表上可以看出，用这样的铝矾土矿去冶炼棕刚玉时单位耗电已在3000KW H以上，按当前的电价计算能耗费用要占生产成本的2/3以上，生产企业已基本上无利可图。为此必须把铝矾土矿中所含的Al2O3富集起来，使其Al2O3含量达到95%左右。要达到Al2O3富集的目的必须采用物理或化学的方法对原矿进行处理，这是一个十分复杂的工艺过程。处理后铝矾土成本(按现行不变价)会提高15% -25%，但用处理后的铝矾土生产棕刚玉其单位能耗会大幅度下降。

　　(2)对铝矾土进行脱硅处理，当Al2O3含量为75%左右的铝矾土矿中SiO2的含量都在10%以上，SiO2含量高势必在进行棕刚玉冶炼时要增加还原剂和澄清剂的用量，由此会引起单位能耗的大幅飙升，增大企业生产成本，要搞好节能减排，要降低生产成本硅这一过程也是关键之举。脱硅是一个复杂的化学过程，脱硅后的铝矾土使SiO2含量降到2%以下，用脱硅的铝矾土进行棕刚玉冶炼时加入的还原剂和澄清剂的量大大减少，可以预测用脱硅后的铝矾土生产棕刚玉其经济效益远大于未脱硅的铝矾土。

　　(3)适当加入添加剂，要能找到一种适合于棕刚玉冶炼所用的添加剂，其目的有二：其一是冶炼棕刚玉时加入添加剂之后能促使物料的熔化速度加快，确切的说这种添加剂就是促熔剂。由于熔化速度的加快使原本8小时(指倾倒炉)左右一炉的冶炼时间可以缩短为6-7个小时，使冶炼时间减少，生产周期加快，使生产能力提高，单位能耗下降。按照目前所使用的生产工艺预计单位能耗可降100-200KW H;其二，由于添加剂的使用，在刚玉的结晶中融入了其它元素，能使棕刚玉起到改性的效果，使棕刚玉的硬度和韧性均有不同程度的提高，为刚玉家族增加一个新的成员。

　　以上几种技术措施实施后，预计棕刚玉单位能耗可从目前的2700KW H降至2000KW H以下，生产效率可提高15%以上，可为棕刚玉生产企业带来丰厚的经济效益。