利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙技术成果
利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙技术成果 内蒙古大唐国际再生资源开有有限公司 张战军
摘要: 高铝粉煤灰是近些年来随着我国西部煤炭资源的开发以及大型火力发电厂的建设，出现在内蒙中西部地区的一种新的粉煤灰类型，其Al2O3含量通常可达50%左右，相当于我国中低品位铝土矿中Al2O3的含量。初步统计，2008年，该地区高铝粉煤灰排放量在1300万吨以上。近些年,随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用高铝粉煤灰生产氧化铝越来越引起人们的重视。
为了利用这种宝贵的再生资源，大唐国际与清华同方于2004年2月开始进行正式合作，着手进行高铝粉煤灰提取氧化铝的技术开发及其产业化，2007年8月8日，双方的合资公司-内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司正式成立，该公司的一期项目就是利用托克托电厂高铝粉煤灰年产14万吨铝硅钛合金，该项目的核心技术就是利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙成套技术。
本文首先介绍粉煤灰综合利用的项目背景，然后介绍粉煤灰提取氧化铝的一些主要技术进展，最后着重介绍五年以来我公司在高铝粉煤灰综合利用方面所取得的技术成就、该项技术的实施范围和实施条件以及项目历程和最新进展情况。
关键词: 高铝粉煤灰氧化铝活性硅酸钙预脱硅碱石灰烧结法
一项目背景
（一）内蒙古煤铝共生资源及开发利用情况及高铝粉煤灰的产生
内蒙古中西部地区由于特殊的地质背景，在晚古生代煤层及夹矸中赋存大量一水软铝石和高岭石等富铝矿物（图1, 图中的浅色物质均为富铝矿物），形成煤铝共生矿产资源。这些煤种在火力发电厂燃烧后形成的粉煤灰中氧化铝含量高达50%，相当于我国中级品位铝土矿中氧化铝的含量，是非常宝贵的再生含铝矿物资源。
该
类
矿
产
主要分布于自治区中西部的准格尔煤田、桌子山煤田和大青山煤田（见表1），煤中氧化铝含量高达9-13%，煤灰成分中氧化铝含量高达40-51%，其中准格尔煤田潜在高铝粉煤灰的蕴藏量70亿吨， 相当于我国铝土矿目前保有储量的3倍。近期地质研究发现，准格尔煤中镓的平均含量高达44.8ppm，折算为煤灰成分中镓含量为89.2 ppm，初步估算，准格尔煤田中镓的保有储量6.3×104t，为特大型镓矿床。因此，准格尔煤田是国内外罕见的煤—铝—镓复合矿产，具有极其重要的经济价值和开发前景。
表1 内蒙古自治区煤铝共生矿产的分布与开采情况
序号 煤田名称 产地名称 资源量 （亿吨）铝含量（%）
粉煤灰中氧化铝含量（%） 生产能力
（万吨/年）
1 准格尔煤田 准格尔旗 264 10—13 40-51 7000
2 桌子山 煤 田乌海、
鄂托克 37 9.26—11.6 40
1700
3 大青山煤田 土右旗 20 9.12—11.9 40 1000
4 合 计 321 9700 目前，自治区富铝煤炭资源的开采量已接近1亿吨，主要作为火力发电的燃料燃烧。其中含高铝粉煤灰3000万吨，可提取氧化铝1200万吨左右，相当于2007年我国氧化铝消费量的50%，其经济价值高达400亿元左右，远远超过了煤炭自身的价值。而目前这些宝贵的煤铝共生矿物资源并未得到科学合理的开发利用，不仅造成了我国紧缺的含铝矿物资源的大量浪费，而且粉煤灰的运输和大量囤积产生了严重的占地和环境污染问题。
（二）我国的铝土矿资源危机 图1 准格尔煤田煤-铝共生特点
高铝粉煤灰的显
近年来，随着我国铝工业的高速发展，铝土矿和氧化铝供应短缺的矛盾日益突出。目前，我国铝土矿的保有储量仅为20亿吨左右，优质铝土矿资源比较匮乏，主要分布在山西、贵州、河南、广西等地区，人均占有量仅为世界平均水平的1.5%，不能满足我国铝工业的发展需求。2007年，我国消费氧化铝2480万吨，国内生产氧化铝1968万吨，进口氧化铝512万吨，进口铝土矿2000多万吨，进口的铝资源已达国内需求量的50%左右。预测2010年后，我国氧化铝的年需求量将超过3000万吨，60-70%的铝土矿和氧化铝将依赖进口，尤其是能源丰富且适宜发展电解铝工业的内蒙、宁夏、青海、新疆等西部地区，因缺乏天然铝土矿资源，氧化铝全部依赖外购。
二 高铝粉煤灰的资源特性极其作为氧化铝提取对象的可能性
(一) 高铝粉煤灰的资源特性
化学分析结果表明(分析结果见表1)，该粉煤灰Al2O3的含量远超过普通粉煤灰的平均值—27.1 wt%，为典型的高铝粉煤灰； SiO2、TFeO的含量则相对较低，属于低硅低铁型；
表1 高铝粉煤灰主要元素氧化物的百分含量（wt %）SiO2 Al2O3 TFeO MgO CaO Na2O K2O TiO2MnO2P2O5(Cl) LOI Total
37.8 48.5 2.27 0.31 3.62 0.15 0.36 1.640.0120.15 0.28 4.91 99.76
物相分析结果表明(分析结果见表2), 该类粉煤灰矿物相中莫来石占绝大多数，刚玉占少数，并没有检测出其它矿物相。这个分析结果与粉煤灰的XRD图谱相吻合。此外，该粉煤灰还含有约25%的玻璃相，进一步分析表明，这些玻璃相以非晶态SiO2为主，其中的SiO2/Al2O3（质量比）高达12.3。
表2 X衍射定量分析结果（wt%）
分析结果
莫来石刚玉玻璃相
61 14 25
(二) 用高铝粉煤灰生产氧化铝的可能性分析
毫无疑问，在我国优质铝土矿面临枯竭、国内氧化铝需求量不断快速增长的
今天，这种粉煤灰最有价值的利用方式就是从中提取氧化铝。如果能结合这类高铝粉煤灰的物理化学特点，按照合理的工艺路线从中提取氧化铝，那么首先可以提高粉煤灰的利用水平，实现这类宝贵资源的高附加值利用；其次还可以实现这类粉煤灰的大量“消化”，从而克服以往我国粉煤灰综合利用的一大瓶颈，即高附加值利用的吃灰量太小,比如利用粉煤灰制备白炭黑、非冶金氧化铝或氢氧化铝、提取空心微珠等；而吃灰量大的附加值低,比如将粉煤灰用于铺设公路、混凝土工程、土地回填等。
高铝粉煤灰的Al/Si虽然低于碱石灰烧结法所采用的中低品位铝土矿，但经过预先脱硅处理之后，Al/Si会明显提高并与铝土矿接近。而且与铝土矿相比，粉煤灰颗粒细，硬度低，这样就能免去繁杂的选矿和破碎工序，这也是粉煤灰提取氧化铝的优势之一。严密地研究论证表明，采用适当的技术方案从这类高铝粉煤灰中提取Al2O3，在技术上、环保上、经济效益和社会效益上都是可行的。
因此，如果能在提取Al2O3的同时，也能将非晶态SiO2偕同提取，并将提取的SiO2进一步处理成活性硅酸钙或者其它硅质产品，那么就可以大幅增加这类高铝粉煤灰的利用价值，并能拓宽产品渠道，增加产值，从而降低每吨氧化铝的生产成本，增加其在市场上的竞争力。
(三) 粉煤灰提取氧化铝技术进展简介
从粉煤灰中提取氧化铝是将粉煤灰作为一种二次资源的高附加值利用，相比于将粉煤灰应用于建筑、建设及农业领域的研究，从粉煤灰中提取氧化铝等有用资源的研究目前仍然处于理论研究阶段。
国外利用粉煤灰提取氧化铝/氢氧化铝的研究起步较早，早在20世纪50年代，波兰克拉科夫矿冶学院格日麦克教授以高铝煤矸石或高铝粉煤灰（Al2O3＞30%）为主要原料，采用石灰石煅烧法，从中提取氧化铝并利用其残渣生产硅酸盐水泥，取得了一些研究成果，并于1960年在波兰获得两项专利。
美国采用Ames法（石灰烧结法），年处理粉煤灰30万吨，Al2O3提取率为80%。
美国橡树岭国家实验室已完成DAL法（酸浸法）从粉煤灰中提取各种金属、残渣作填料的研究。此外美国还将粉煤灰掺入铝中，提高铝的产量，降低成本、增加硬度、改善可加工性及提高耐磨性。
近些年来国外有关这方面的报道较少，较新的研究成果是Park等采用明矾中间体法从粉煤灰中提取了氧化铝。
我国从粉煤灰中提取氧化铝的研究同样可以追溯到20世纪50年代，至1980年，安徽冶金科研所和合肥水泥研究所提出用石灰石烧结-碳酸钠溶出工艺从粉煤灰中提取氧化铝、其硅钙渣用作水泥原料的工艺路线，于1982年2月通过专家鉴定。宁夏自治区建材研究院在90年前后展开了碱-石灰烧结法从粉煤灰中提取氧化铝的研究，其特点之一就是先对粉煤灰进行脱硅处理之后再采用碱-石灰烧结法从中提取氧化铝。内蒙古蒙西集团和中国科学院长春应用化学研究所合作，已经进行了将近10年的研究，目前已经获得了一套石灰石烧结法提取氧化铝并联产水泥的技术路线，该项目2006年初通过批准，现已开始投资兴建年产40万吨氧化铝的生产线。此外，东北大学在山西也展开了类似的研究，目前也已取得阶段性成果。
从粉煤灰中提取氧化铝的方法按主要添加剂的酸碱性来说可分为酸法、碱法以及酸碱混合法，一些常见方法的优缺点及存在的主要问题介绍如下：酸法较有代表性的方法是硫酸浸取法，该方法为：首先用一定浓度及体积的NH4F作为助溶剂对粉煤灰进行浸泡，然后用一定浓度和体积的H2SO4在一定温度下进行溶解，Al以Al2(SO4)3的形式被从粉煤灰中浸出，除去杂质Fe后加入(NH4)2SO4与之反应生成NH4Al(SO4)212H2O，最后在950℃下加热NH4Al(SO4)212H2O就可得到Al2O3。
碱法研究的较为深入和全面，具有代表性的方法是石灰石烧结法和碱石灰烧结法。石灰石烧结法系五六十年代我国从前苏联引进，该方法也是国内外从粉煤灰中提取氧化铝最为常用的方法。
混合法就是先用Na2CO3以一定比例和粉煤灰混合焙烧，然后用稀盐酸（或者稀硫酸）进行溶解，生成硅胶和AlCl3[或者Al2（SO4）3]溶液，将硅胶过滤用于进一步制备白炭黑，对滤液进行除杂后加入NaOH进行中和，溶液达到一定PH值后沉淀出Al(OH)3，最后煅烧Al(OH)3得到Al2O3。
上述几种方法各有优点，酸法生产的Al2O3纯度较高，整个工艺过程中的成渣量少；碱法工艺较为简单，比较适合于大规模生产；而酸碱混合法在将粉煤灰中
超过90%的Al2O3提出的同时，也将其中的大部分SiO2提取出来，提出的SiO2既可以制作硅胶，也能进一步制备白炭黑。上述方法均存在一定的缺点：酸法引入了NH4F作为助溶剂，而NH4F在受热过程中很容易挥发分解或与其它物质反应生成氟化物，氟化物对人有很大的危害，且H2SO4的大量使用也使得该方案难以产业化；碱法中的石灰石烧结法由于石灰石的使用量过大，造成能耗过高，且氧化铝提取后成渣量过大，以蒙西集团为例，每生产1吨氧化铝大约要产生9吨渣。更主要的是，粉煤灰玻璃相中的非晶态SiO2等有用组分均没有被合理利用，而是直接进入渣里。由于上述原因，国内用该方法提取Al2O3的厂家几乎全都停产。在我国，至今还没有一套系统完整的粉煤灰资源化利用研究成果。
(四) 本项目采用的总体技术路线简介
首先用NaOH溶液脱出粉煤灰玻璃相以进一步提高粉煤灰Al/Si比，脱硅液添加石灰乳用来制备活性硅酸钙并回收NaOH。脱硅后的粉煤灰可采用碱石灰烧结法制备氧化铝，最后的残渣---硅钙渣脱碱之后可用来生产水泥熟料。
(五) 技术成果
在完成实验室研究成果的基础上，完成了年产3000吨氧化铝规模的工业化试验、生产运行和工艺优化，完成了年产20万吨氧化铝示范工程的初步设计、设备选型、工艺优化和施工图设计。主要技术成果如下：
1）获得了良好的预脱硅效果和NaOH回收率：
预脱硅前粉煤灰的脱硅粉煤灰的Al
2O
3
平均含量为: 48.4% SiO
2
平均含量
为: 41.2%，Al/Si为1.17；预脱硅后Al
2O
3
平均含量为:56.43%，SiO
2
平均含量为:
28.4%， Na
2O平均含量为：4.64% 平均Al/Si为：由脱硅前的1.99, SiO
2
平均
脱除率41%。脱硅效果较好，NaOH回收率95%；
2）采用套管脱硅器及保温停留罐的组合设备对粉煤灰进行预脱硅，获得了SiO
2浓度超过60克/升的硅酸钠溶液
本次预脱硅试验的脱硅液中, SiO
2浓度介于36-63克/升, 多次获得了SiO
2
浓
度超过50克/升的脱硅液, 最高值高达63克/升(脱硅液中的Al
2O
3
浓度均小于1
克/升)，脱硅液中SiO
2
浓度越高，由其制备的活性硅酸钙品质越高。通常由这类
工艺制备的脱硅液SiO
2
浓度不超过30克/升；
3）获得了性能符合要求的活性硅酸钙
活性硅酸钙扣除结晶水含量后SiO
2
含量为47.03%，CaO含量为46.13%，钙硅摩
尔比为1.05，Fe
2O
3
<0.08%，白度>94，完全满足活性硅酸钙的技术要求。这种硅酸
钙比表面积大，质轻，白度高可用作高分子填料、保温材料、造纸增白剂、水泥添加剂、生产硅酸钙板、电厂烟气脱硫及硅钙肥等多个领域，需求量很大；
4）获得了溶出性能极好的粉煤灰熟料
工业化试验获得的粉煤灰熟料疏松多孔, Al和Na的溶出性能极佳, Al
2O
3
的平
均标准溶出率为93.7%, Na
2
O的平均标准溶出率>97%，按照设定烧成曲线所获的熟
料其Al
2O
3
的标准溶出率高达98%,
Na2O的标准溶出率>98%。
5） 采用通行溶出器-棒磨机的两段溶出法进行熟料溶出，获得了良好的溶出效果
两段法溶出过程中，筒形溶出器的首段溶出即可溶出近80%的Al
2O
3
，所获铝
酸钠粗液Al
2O
3
浓度高达125克/升，固含仅为15克/升，两段Al
2
O
3
溶出率之和接
近90%，Na
2O的溶出率之和甚至超过98%。通过调整液溶出, 获得了Al
2
O
3
含量高达
134克/升、苛性比为1.43的铝酸钠粗液；
6）获得的氧化铝无论从化学成分还是白度上讲均超过一级冶金级氧化铝的国标要求（表3）
表3 利用高铝粉煤灰制备的氧化铝的化学成分 （wt%） 样品名 Al2O3Na2O SiO2Cl P2O5SO3CaO 其它
A 99.70 <0.0128 0.0654 0.0646 <0.01 <0.03 0.0415 ---
B 99.97 --- --- --- --- --- --- 0.03 A 样为六水合铝酸钙一次脱硅的铝酸钠精化液所制备；B样为两段脱硅之后的铝酸钠精化液所制备。表中未给出的成分其含量均低于检测线。
7）获得了适合生产水泥熟料的硅钙渣：
相比于铝土矿，采用本工艺从高铝粉煤灰中提取氧化铝的最大优势就在于：本项目生产的硅钙渣，其碱金属含量完全适合于生产水泥熟料的技术要求，此外该种硅钙渣的放射性元素含量远低于赤泥以及粉煤灰石灰石烧结法所获的硅钙渣，因此利用该种硅钙渣生产的水泥熟料具有低放射性的特点, 从而可以确保该
工艺路线的所有产物均能做到物尽其用, 无废弃物产生, 无需修建赤泥大坝, 为该技术路线的产业化推广奠定了基础。
表4 硅钙渣的化学成分（wt%）
SiO2Al2O3TFeO MgO CaO Na2O K2O TiO2MnO P2O5LOI Total
26.3 4.91 2.65 0.25 56.50.440.014 1.220.0110.147.6 100.04
(六) 本项目的技术特色与创新点
针对高铝粉煤灰主要由微晶莫来石与二氧化硅玻璃相组成的结构特性，并借鉴国内外成熟的碱石灰烧结法生产氧化铝工艺技术，研制开发出具有我国自主知识产权的预脱硅碱石灰烧结法高铝粉煤灰提取氧化铝联产活性硅酸钙的工艺技术路线，其特色与创新点如下：
（1）采用化学预脱硅技术，首先脱除高铝粉煤灰中40%左右的二氧化硅，将粉煤灰的铝硅比提高1倍以上，并显著提高粉煤灰的化学活性；
（2）将脱除的二氧化硅制成优质活性硅酸钙产品，同时实现碱的回收；
（3）将提取氧化铝后剩余的硅钙渣进行脱碱和脱水处理，使其能够满足生产水泥的技术要求，解决了传统氧化铝生产中赤泥的污染和堆存问题；
（4）利用电石渣代替石灰石，较大限度地实现了废弃资源的综合利用与节能减排；
（5）本工艺技术是实现内蒙古自治区煤—铝共生矿产资源高效循环利用最关键的环节，可形成我国特色的煤炭—电力—有色金属和化工—建材的区域循环经济产业布局，并实现车间内部、车间之间、企业之间三个层面的物质和能量的循
图8 煤炭—电力—有色金属和化工—建材区域循环经济产业布局
三 项目历程
“托电”一期机组发电后，发现烟尘排放达不到国家现行污染物排放标准，组织有关专家分析、研究后，发现飞灰中氧化铝的含量较高，由此造成飞灰比电阻增高，电除尘效率降低。委托清华大学等研究单位进一步深入研究发现，该类粉煤灰中不仅氧化铝的含量相当于我国中级品位的铝土矿，而且富集镓、钛和轻稀土等有益元素，是十分宝贵的再生矿物资源。
图
2 内蒙古大唐国际托克托电厂储灰场
大唐托电每年排放高铝粉煤灰近300万吨，粉煤灰积存量已超过1000万吨。为保护当地环境，切实承担社会责任，大唐国际发电股份有限公司将高铝粉煤灰的开发利用作为重要的产业方向，大力开展技术研发和产业化探索。2004年元月，大唐国际与清华大学和清华同方共同发起组织了高铝粉煤灰资源化利用研讨会，并决定由大唐托电与清华同方合资组建高铝粉煤灰开发公司，开展相关试验研究。
图3 高铝粉煤灰资源化利用研讨会现场
2004年7月20日，内蒙古自治区政府邀请国家发改委领导和著名专家院士，
在北京组织召开了高铝粉煤灰综合利用专家咨询论证会，确定了利用高铝粉煤灰提取氧化铝和生产铝硅合金的产业发展方向。2004—2006年，托克托大唐高铝粉煤灰开发公司在托电灰场建立了高铝粉煤灰资源化利用产业化基地，建成并投产2200KVA矿热电炉生产铝硅合金，同时，在实验室研制开发出预脱硅—碱石灰烧结法提取氧化铝联产活性硅酸钙的工艺技术路线，并获得了国家发明专利，为大规模工业化生产奠定了坚实的基础。
图4 高铝粉煤灰综合利用系列项目专家咨询论证会研讨会现场 2007年4月29日，大唐国际与清华同方共同组建内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司和内蒙古大唐同方硅铝科技有限公司，并启动高铝粉煤灰年产20万吨氧化铝和14万吨铝硅钛合金示范项目。
2008年3月25日，在托克托工
业园区公司现场举行高铝粉煤灰生
产氧化铝和铝硅钛工程开工仪式，示
范项目进入全面建设阶段。
2008年8月30日，中国国际工
程咨询公司组织专家对高铝粉煤灰
生产氧化铝示范项目进行了评审，与 图5 高铝粉煤灰综合利用示范工程开工仪式
会专家对自主开发的粉煤灰提取氧
化铝工艺技术及工程设计给予了充分肯定和高度评价。
2008年9月24日，
年产3000吨氧化铝示范
生产线建成试车，经过一
个月调试运行，10月25
日清晨生产出第一批合
格的粉煤灰熟料，主要产
品、副产品和中间产品均
满足国家标准和相关技
术要求，生产技术经济指标达到了设计要求。证实
了高铝粉煤灰提取氧化
铝联产活性硅酸钙工艺技术路线的可行性，标志着高铝粉煤灰资源化利用最关键的核心技术取得重要进展和突破。
2008年12月26日, 由内蒙古科技厅牵头组织, 包括3位院士、5位氧化铝和化工专家在内的专家委员会对“综合利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙技术成果”进行技术鉴定，与会专家一致认为:“项目选择正确，创新性强，经济效益和社会效益显著，具有重要战略意义和示范效应，总体技术在该领域达到国际领先水平。”
图7 高铝粉煤灰生产的第一批合格的氢氧化铝产品
图6 高铝粉煤灰生产氧化铝示范项目初步设计评
审会议现场利用示范工程开工仪式
四本技术的应用范围和实施条件
本工艺技术路线适用于我国中西部地区广泛分布的高铝粉煤灰、高铝煤矸石、低Al/Si铝土矿的开发利用，在上述地区普遍发育有大量的奥陶纪巨厚石灰岩以及天然碱资源,因此该项技术在上述地区有着较好的应用前景。
由于按照该项技术方案,在利用高铝粉煤灰生产氧化铝的同时将产生大量的副产品-活性硅酸钙及硅钙渣,这就要求在距离上述地区较近的地区对这两种副产品进行使用和销售,这就对脱硅产物的进行多品种开发和市场推广,尤其要对硅酸钙微粉的种类和市场用途展开非常详细的研究工作，主要从塑料橡胶油漆填料、造纸以及建材等行业和领域进行推广。至于硅钙渣的应用,则主要从生产水泥熟料以及电厂烟气脱硫等方面进行考虑。
五 项目最新进展和远景规划
大唐国际在呼和浩特和鄂尔多斯已经布局了两个粉煤灰提取氧化铝项目，其中，我公司在建规模年产24万吨，总体规划200万吨；
我公司一期项目年产24万吨氧化铝联产20万吨活性硅酸钙项目总投资约24亿元, 目前项目设计已进入尾声，土建施工已全面展开, 2009年底有望试车投产。
至于远景规划，鄂铝项目一期年产50万吨氧化铝，已完成可研编制和评审，总体规模年产100万吨氧化铝，国家发改委委托内蒙法改委编制完成了高铝粉煤灰提取氧化铝专项规划，预计在2015年前在内蒙古中西部地区实现年产1000万吨氧化铝的产业规模。
粉煤灰生产氧化铝现状
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 能源巨头热捧制铝企业遇冷“粉煤灰 变铝”的冷与热 对于高铝粉煤灰提取氧化铝的技术，业界反应不一 财经国家周刊报道向来以“最大固体废弃物”、粉尘污染等面目示人的粉煤灰，正成为热捧的新“矿藏”。 3月下旬，内蒙古托克托电厂西侧公路附近的厂房内，崭新的碳分母液槽等设备阳光下熠熠生辉。这是大唐集团投资33亿元、年产20万吨的“我国首个大型粉煤灰提取氧化铝项目”。记者看到，厂房、办公楼均已经竣工，投入使用。 此前，内蒙古新闻网消息称“蒙西煤田有望成为我国最大铝土矿”，“大唐国际与清华自主研发的高铝粉煤灰提取氧化铝技术，已进入工业化实施阶段。” 今年2月21日，国家发改委亦发布了《关于进一步加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》(下称《意见》)。发改委表示，积极开发“高铝粉煤灰”中的铝资源，对“增加国内铝资源供给、保障铝产业安全”，意义重大。 “出台《意见》，主要是看中了高铝粉煤灰的战略意义。”国家发改委产业协调司冶金处一位官员告诉《财经国家周刊》，“我们做过测算，大唐20万吨示范线的成本，已经控制在了一个合理水平，正在逐步接近拜耳法(生产氧化铝的主流技术方法)的成本。” 对于高铝粉煤灰提取氧化铝技术，业界反应不一：大唐、华电、神华、中煤等能源巨头，纷纷投向这一领域；而以中铝为代表的专业巨头却按兵不动。 绿色火苗 《财经国家周刊》从内蒙古自治区了解到，大唐集团的“粉煤灰变铝”项目肇始于2003年，已经“潜伏”8年。 中国每年消耗电煤17亿吨，产生粉煤灰4亿吨。这种由无数微小球体组成的固体废弃物，含有多种有害成分，堆存成本高昂，粉尘污染严重。 国内普遍的做法是将粉煤灰制成建材循环使用，但相对其巨大的排放量，消耗量极其有限。 作为提供京城1/4电力、亚洲最大的火电企业，大唐托克托电厂也深为堆积如山的煤灰烦恼。
高铝粉煤灰综合利用原因浅探
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 高铝粉煤灰综合利用原因浅探 凡是以煤炭作为能源直接燃烧的过程，都会产生粉煤灰。在火力发电厂， 煤粉在高温燃烧的过程中，其中的碳、硫、磷、氮等挥发分大多以气体的形式 排入大气，无机矿物中的绝大部分经熔融、聚合而形成粉煤灰粒子，随烟气进 入收尘设备被收集为粉煤灰。粉煤灰一般占电厂灰渣总量的80% ～90%。近年来，一种叫做高铝粉煤灰的粉煤灰引起注意。这种粉煤灰中的 A12O3+SiO2+ Fe2O3≥80%，其特点是含A12O3 高，一般≥38% ，高者甚至超过50% ，相当于国外三水铝石矿的A12O3 含量。这种粉煤灰主要产于我国山西省的中北部和内蒙的广大地区。山西朔州和内蒙地区的粉煤灰中 A12O3 含量明显高于国内平均值，也大大高于世界其它地区。这些地区的煤炭 中含有丰富的A12O3。上述地区的煤炭资源储量极为丰富，又是火电厂集中的 地区，每年可产出大量的高铝粉煤灰，且产量逐年递增。中国是铝土矿消耗大国，随着国内铝土矿资源的快速枯竭，高铝粉煤灰的回收利用得到越来越多人 的关注。充分利用好这个储量巨大、有着良好的远景预期的重要资源，将高铝 粉煤灰用作是铝土矿的重要替代品，前景可观，意义重大。 铝土矿一般指的是A12O3≥40%的含铝矿物。单从A12O3 含量一项来看，高铝粉煤灰已经完全具备了铝土矿的特征。但是，高铝粉煤灰中含有比铝 土矿要高得多的硅。因此，高铝粉煤灰要成为真正意义上的铝土矿替代资源， 就必须首先尽可能脱除其中的SiO2。 沈阳铝镁设计研究院提出了一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其步骤 如下: 将粉煤灰与硫酸铵混合，磨制成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝 重量比 4.5 ～8 ∶1; 将生料加热至230～600℃，烧成时间控制在0.5～5h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气; 烧成的熟料用热水溶出，溶出时间0.1～
粉煤灰生产氧化铝现状
能源巨头热捧制铝企业遇冷“粉煤灰 变铝”的冷与热 对于高铝粉煤灰提取氧化铝的技术，业界反应不一 财经国家周刊报道向来以“最大固体废弃物”、粉尘污染等面目示人的粉煤灰，正成为热捧的新“矿藏”。 3月下旬，内蒙古托克托电厂西侧公路附近的厂房内，崭新的碳分母液槽等设备阳光下熠熠生辉。这是大唐集团投资33亿元、年产20万吨的“我国首个大型粉煤灰提取氧化铝项目”。记者看到，厂房、办公楼均已经竣工，投入使用。 此前，内蒙古新闻网消息称“蒙西煤田有望成为我国最大铝土矿”，“大唐国际与清华自主研发的高铝粉煤灰提取氧化铝技术，已进入工业化实施阶段。” 今年2月21日，国家发改委亦发布了《关于进一步加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》(下称《意见》)。发改委表示，积极开发“高铝粉煤灰”中的铝资源，对“增加国内铝资源供给、保障铝产业安全”，意义重大。 “出台《意见》，主要是看中了高铝粉煤灰的战略意义。”国家发改委产业协调司冶金处一位官员告诉《财经国家周刊》，“我们做过测算，大唐20万吨示范线的成本，已经控制在了一个合理水平，正在逐步接近拜耳法(生产氧化铝的主流技术方法)的成本。” 对于高铝粉煤灰提取氧化铝技术，业界反应不一：大唐、华电、神华、中煤等能源巨头，纷纷投向这一领域；而以中铝为代表的专业巨头却按兵不动。 绿色火苗 《财经国家周刊》从内蒙古自治区了解到，大唐集团的“粉煤灰变铝”项目肇始于2003年，已经“潜伏”8年。 中国每年消耗电煤17亿吨，产生粉煤灰4亿吨。这种由无数微小球体组成的固体废弃物，含有多种有害成分，堆存成本高昂，粉尘污染严重。 国内普遍的做法是将粉煤灰制成建材循环使用，但相对其巨大的排放量，消耗量极其有限。 作为提供京城1/4电力、亚洲最大的火电企业，大唐托克托电厂也深为堆积如山的煤灰烦恼。 清华大学博士后孙俊民，一直致力于研究“燃煤细颗粒形成与污控技术”。2003年，孙俊民在托克托电厂参与锅炉烟气除尘净化工程，突然发现电厂烟囱喷出的火苗呈绿色，其据此断定，该电厂的粉煤灰一定富含氧化铝。
年产2.4万吨粉煤灰提取硅铝合金项目
第一章总论 1.1概述 项目名称：年产2.8万吨粉煤灰提取硅铝合金、硅铝钡合金项目 1.2编制依据 三门峡工业园和周边地区粉煤灰资源及利用情况； 清华大学粉煤灰提取硅铝合金、硅铝钡合金专利技术资料； 内蒙古托克托电厂粉煤灰提取硅铝合金、硅铝钡合金项目资料； 三门峡铝工业十一五规划； 硅铝合金、硅铝钡合金市场供需状况。 1.3编制原则 本着统一规划，分步实施，安全可靠，选择经济合理、技术先进、效益良好的工程设计方案； 坚持“统筹兼顾、近远结合、分步实施”的方针； 对工程设计方案进行多目标综合评价，选出最佳方案； 采用适合本地区的技术选、安全可靠、高效节能，因地制宜采用现代化手段，生产设施尽量采用自动控制系统，逐步实现科学管理。改善劳动条件，提高管理水平，降低运行成本，充分发挥经济效益和社会效益。
项目的目标应符合国家有关标准和地方规划以及产业要求，工程设计执行国家规范和标准。 根据财力、物力科学的安排工程进度。设计本着先进、适用、经济的原则，在可能的条件下尽量采用先进技术和设备。 报告从客观实际出发，在调查研究的基础上，对产品的市场需求、工艺技术方案、厂区布局、技术经济及投资估算等问题作出客观评价。 本着“三同时”原则，在设计生产装臵的同时，按照国家有关标准考虑环境保护和职业安全卫生。 编制中遵循国家防火、安全、劳动保护及其它有关规定和规范。 1.4项目基本情况 粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿，方解石，石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在48％左右，氧化铝含量在27％左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。硅铝合金是铝和硅铁的中间合金，它已代替纯铝和硅铁作为炼钢的终脱胎换骨氧剂，由于硅铝合金的密度，熔点都有比纯铝高，同时，硅铝铁又能降低铝的氧化压，故做炼钢终脱氧剂，可提高铝的回收率。硅铝合金具有强度高、耐热耐磨性能好、热膨胀系数小、铸造性能好等
活性氧化铝的制备
活性氧化铝的制备 一、实验目的 1、通过铝盐与碱性沉淀剂的沉淀反应，掌握氧化铝催化剂和催化剂载体的制备过程。 2、了解制备氧化铝水合物的技术和原理。 3、掌握活性氧化铝的成型方法。 二、实验原理 活性氧化铝(γ-A l2O3)是一种多孔性,高分散度的固体物料，具有表面积大、吸咐性能好、表面酸性、热稳定性良好的特点，可作为多种化学反应的催化剂及催化剂载体。除此之外，它还广泛用于石油、国防、化肥、医药、卫生等部门。学习有关γ-A l2O3的制备方法，对掌握催化剂制备有重要意义。 催化剂或催化剂载体用的氧化铝，在物性和结构方面都有一定要求。最基本的是比表面积、孔结构、晶体结构等。例如，重整催化剂是将贵重金属铂、铼载在γ—Al2O3或η—Al2O3上。氧化铝的结构对反应活性影响极大，载于其他形态的氧化铝上，其活性是很低的，如烃类脱氢催化剂，若将Cr—K载在γ—Al2O3或η—Al2O3上，活性较好，而载在其他形态氧化铝上，活性很差。这说明它不仅起载体作用，而且也起到了活性组分的作用，因此，也称这种氧化铝为活性氧化铝。α—Al2O3在反应中是惰性物质，只能作载体使用。制备活性氧化铝的方法不同，得到的产品结构亦不相同，其活性的差异颇大，因此制备中应严格掌握每一步骤的条件，不应混入杂质，尽管制备方法和路线很多，但无论哪种路线都必须制成氧化铝水合物（氢氧化铝），再经高温脱水生成氧化铝。自然界存在的氧化铝或氢氧化铝脱水生成的氧化铝，不能作载体或催化剂使用，这不仅因杂质多，主要是难以得到所要求的结构和催化活性。为此，必须经过重新处理，可见制备氧化铝水合物是制活性Al2O3的基础。 氧化铝水合物经X射线分析，可知有多种形态，通常分为结晶态和非结晶态。结晶态中有一水和三水化物两类形体；非结晶态则含有无定形和结晶度很低的水化物两种形体，它们都是凝胶态。可总括为下述表达形式：
利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙技术成果
利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙技术成果 内蒙古大唐国际再生资源开有有限公司 张战军 摘要: 高铝粉煤灰是近些年来随着我国西部煤炭资源的开发以及大型火力发电厂的建设，出现在内蒙中西部地区的一种新的粉煤灰类型，其Al2O3含量通常可达50%左右，相当于我国中低品位铝土矿中Al2O3的含量。初步统计，2008年，该地区高铝粉煤灰排放量在1300万吨以上。近些年,随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用高铝粉煤灰生产氧化铝越来越引起人们的重视。 为了利用这种宝贵的再生资源，大唐国际与清华同方于2004年2月开始进行正式合作，着手进行高铝粉煤灰提取氧化铝的技术开发及其产业化，2007年8月8日，双方的合资公司-内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司正式成立，该公司的一期项目就是利用托克托电厂高铝粉煤灰年产14万吨铝硅钛合金，该项目的核心技术就是利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙成套技术。 本文首先介绍粉煤灰综合利用的项目背景，然后介绍粉煤灰提取氧化铝的一些主要技术进展，最后着重介绍五年以来我公司在高铝粉煤灰综合利用方面所取得的技术成就、该项技术的实施范围和实施条件以及项目历程和最新进展情况。 关键词: 高铝粉煤灰氧化铝活性硅酸钙预脱硅碱石灰烧结法 一项目背景 （一）内蒙古煤铝共生资源及开发利用情况及高铝粉煤灰的产生 内蒙古中西部地区由于特殊的地质背景，在晚古生代煤层及夹矸中赋存大量一水软铝石和高岭石等富铝矿物（图1, 图中的浅色物质均为富铝矿物），形成煤铝共生矿产资源。这些煤种在火力发电厂燃烧后形成的粉煤灰中氧化铝含量高达50%，相当于我国中级品位铝土矿中氧化铝的含量，是非常宝贵的再生含铝矿物资源。
粉煤灰中有价元素的提取
粉煤灰中有价元素的提取 湖南有色金属 HUNANN0NFERR0USMETALS 第22卷第5期 2006年l0月 ? 环保? 粉煤灰中有价元素的提取 童军武,孙培梅,徐红艳 (中国矿业大学,北京100083) 摘要:粉煤灰的综合利用是目前我国煤炭工业的一件大事,而从粉煤灰中提取有价元素是提高粉 煤灰综合利用价值的重要途径之一.文章对其回收方法进行了咩细的综述,发现虽然在这方面也 进行了大量的工作,但大都处于实验研究阶段,实现产业化的不多.因此,加强从粉煤灰中提取有 价元素的研究,并有效地实现产业化是每个科学技术工作者的重要任务. 关键词:粉煤灰;有价元素;提取 中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1003—5540(2006)05—0046—05 我国作为煤炭生产和消耗大国,粉煤灰的产生 排放量也相当惊人.据统计,2000年以来,每年粉煤 灰的排放量在1.6亿t以上.随着电力工业的发展, 排放量还会进一步增大.粉煤灰的大量排放和贮存 需要占用大量的耕地,同时造成对环境的污染.我 国每年不仅要浪费大量的水资源来冲灰,也浪费大 量的土地资源作为贮灰场,对我们这个水资源缺乏,
可耕地人均占有率很低的国家来说,如何做好粉煤 灰的利用和处置确实是一个十分重要的问题. 对粉煤灰的综合利用,国内外进行过大量的工 作,目前主要用于建筑材料和筑路,从总体上来说, 属于一种低附加值的粗放式利用. 粉煤灰中含有大量有价元素,如铝,硅,铁,钙 等,同时还含有微量的稀有元素.从粉煤灰中提取 有价元素,特别是含量较大的铝和硅以及价值高的 稀有元素,使其作为一种资源加以利用,是提高粉煤 灰综合利用价值的有效途径. 1粉煤灰中的主要元素及存在形态 粉煤灰的化学成分以硅,铝,钙,钾,镁,钠等的 氧化物为主,同时还含有少量未燃尽的碳.但由于 煤的种类不同,所用锅炉类型以及煤在锅炉内燃烧 情况不同,所产生的粉煤灰的化学成分往往差异很 大,我国粉煤灰化学成分的一般变化范围列于表1. 表1粉煤灰的化学成分l,% 从表1可以看出,粉煤灰的主要成分为A1,O 和SiO2.A12O3含量一般为l6.5%～35.4%,SiO2 含量一般为33.9%～59.7%,同时含有少量的稀有 元素,如钛,镓,锗等.粉煤灰中铝,硅的存在形态主 要为莫来石(3A1203?2SiO2)和石英(SiO2),铁主要以 磁铁矿,赤铁矿形态存在,同时还有少量的方解石, 金红石,钙长石等,烧失量一般为未燃尽的碳. 为了从粉煤灰中提取有价元素,不少专家和学 者进行了研究工作.主要是从粉煤灰中提取氧化铝 作者简介:童军武(1981一),男,在渎硕士研究生.主要从事固体废弃物有价金属综合利用的研究与开发工作. 以及其他含铝化合物,提取二氧化硅及其他含硅化
国家标准《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》
国家标准《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》 （征求意见稿） 编制说明 一、任务来源 根据“典型产业链资源循环利用关键技术标准研究”（2016年度国家重点研究计划“国家质量基础（NQI）的共性技术研究与应用”重点专项，项目编号：2016YFF0201602）支撑，中国标准化研究院、内蒙古自治区标准化院、山东省标准化研究院、中国循环经济协会共同参与《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》国家标准的起草编制工作。同时，《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》标准被列入国家标准化管理委员会《2018年国家标准制修订计划》，项目编号为20182141-T-469，技术归口单位为全国产品回收利用基础与管理标准化技术委员会。 二、起草目的及意义 （一）我国铝土矿资源储量现状 我国目前铝土矿资源短缺。截止2016年底，我国查明铝土矿资源储量（矿石）为48.52亿t， 2010-2015年，中国铝土矿资源开采量很大。我国铝土矿储量占世界铝土矿储量不足3%，但矿上产量占世界的比例却高达15%以上，位列世界第2位，采储比在全球属于最高水平，铝土矿资源过度开采情况严重，这将导致后续急需大规模供应的能力不断削减。按目前储量8.3亿t、矿山年产量0.48亿t/年计算，中国铝土矿资源静态保障年限近为17年，保障程度有限，属
铝土矿资源短缺国家。 （二）高铝粉煤灰的资源特性 粉煤灰的化学成分是粉煤灰品质评价和分级的主要依据之一。我国常规粉煤灰中Al2O3的波动范围16.5%-35.4%，平均值27.1%。在我国铝土矿等级划分中，Al2O3含量达40%即归入三级铝土矿。因此，粉煤灰中Al2O3含量高于40%既是高铝粉煤灰，是一种宝贵的再生含铝矿物资源。另外，托电高铝粉煤灰中镓的含量为80ppm-108ppm，达到了工业品位。 高铝粉煤灰的成分主要来自煤中的高岭石和勃姆石等矿物，在锅炉高温热动力学条件下，这些矿物经过分解、烧结、熔融及冷凝等物流化学过程。高岭石脱水分解为二氧化硅及氧化铝，伴随着受热温度不断升高，分解后的二氧化硅和氧化铝发生进一步反应生成莫来石和非晶态氧化硅；勃姆石受热脱水形成刚玉，显微镜下可见针状莫来石微晶和短柱状刚玉微晶。由于勃姆石这些矿物质点并没有完全熔融为铝硅酸盐溶体和高岭石的熔点较高，以及煤粉颗粒在高温区滞留的时间很短，大部分颗粒仅部分熔融，且粘度较大，因而不能像常规飞灰那样，由于溶体表明张力的作用形成大量玻璃微珠，而是以近球形和其它不规则颗粒为主，矿物颗粒粒径的减小使得形成高温溶体的比例增加，球形颗粒也相应增多。 由高铝粉煤灰的XRD图谱（图1）看出，其结晶相为莫来石和刚玉，非晶态隆起区的中心位于22°左右，这与鳞石英和方石英朱峰的2θ角位置相温和，所以该粉煤灰玻璃相应以非晶态SiO2为主。
HGT-3927工业活性氧化铝简介
HG/T 3927－2007 工业活性氧化铝 1 范围 本标准规定了工业活性氧化铝的要求、试验方法、检验规则、标志、标签、包装、运输和贮存。 本标准适用于工业活性氧化铝。该产品用于炼油、化肥、石化、天然气、制氧和化工等行业，主要用作气体和液体吸附剂、吸氟剂、干燥剂、和催化剂载体等。 分子式:Al2O3 ?nH2O（n＜1） 3 分类 工业活性氧化铝分为六类: 吸附剂——通用型，用于各种烃类气体、天然气、石油裂解气等的吸附、脱水等。 除氟型——用于饮用水、工业水除氟。 再生剂——用于蒽醌法生产双氧水。 脱氯剂——用于各种气体及黏性树脂等液体的脱氯。 催化剂载体——用作各种催化剂载体。 空分干燥剂——空分专用干燥剂。 4 要求 4.1 外观:白色球状或柱状。 4.2 工业活性氧化铝应符合表1要求。 表1 要求
5 试验方法 5.1 安全提示 本试验方法中使用的部分试剂具有腐蚀性，操作时须小心谨慎！如贱到皮肤上应立即用水冲洗，严重者应立即治疗。 5.2 一般规定 本标准所用试剂和水在没有注明其他要求时，均指分析纯试剂和GB/T 6682一1992中规定的三级水。试验中所用标准滴定溶液、制剂及制品，在没有注明其他要求时，均按HG/T 3696.3的规定制备。 5.3 外观判别 在自然光条件下，用目视法判别。 5.4 三氧化二铝含量的测定 5.4.1 方法提要 铝离子与已知过量的乙二胺四乙酸二钠标准溶（EDTA）进行络合，形成稳定的A1-EDTA 络合物，过剩的EDTA在pH=5条件下，以二甲酚橙做指示剂，用氯化锌标准滴定溶液回滴至终点。 5.4.2 试剂 5.4.2.1 六次甲基四胺。 5.4.2.2 硫酸溶液:1+1。 5.4.2.3 盐酸溶液:1+4。 5.4.2.4 氨水溶液:1+9。 5.4.2.5 乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液:c（EDTA）≈0.05mol/L。 5.4.2.6 氯化锌标准滴定溶液:c（ZnCl2）≈0.05mol/L。 5.4.2.7 二甲酚橙指示剂.2g/L。 5.4.3 分析步骤 5.4.3.1 试验溶液的制备 称取已研细并经（250±100）℃烘干2h的约0.5g试样，精确至0.0002g,置于150mL 烧杯中。慢慢加入少量水，搅拌至糊状。再加入10mL硫酸溶液，移至电炉上加热溶解至透明，取下冷却。移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 5.4.3.2 测定 用移液管移取10mL试验溶液，置于300mL锥形瓶中。准确加入30mL EDTA标准溶液，用水冲洗瓶壁。加入六滴二甲酚橙指示液，用氨水溶液调至溶液呈紫红色，移至电炉上加热煮沸1min,取下冷却（若氨水溶液过量，再用盐酸溶液调呈亮黄色再过一滴）。加1.5g六次甲基四胺，用氯化锌标准滴定溶液滴定至出现玫瑰红色即为终点。 5.4.4 结果计算 三氧化二铝含量以三氧化二铝（Al2O3）的质量分数ω1计，数值以%表示，按公式（1）计算: () () ()1 ...... .......... 100 100 / 10 m 10 c c3 2 2 1 1 1? ? - =- M V V ω 式中: C1——乙二胺四乙酸二钠标准滴定溶液的浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L）；V1——加入EDTA标准滴定溶液的体积的数值，单位为毫升（mL）； C2——氯化锌标准滴定溶液的浓度的准确数值，单位为摩尔每升（mol/L）；
关于加强大唐托克托电厂高铝粉煤灰深度开发利用的探索
关于加强大唐托克托电厂高铝粉煤灰深度开发利用的探索 随着内蒙古火力发电厂装机容量规模的不断扩大，发电厂燃煤副产品粉煤灰的排放量急剧增长。由于粉煤灰的不断产出，既占地、又污染环境，而且不便于资源再利用。通过对粉煤灰基本组分和性能进行分析。重点介绍了适应粉煤灰综合利用的发展方向及粉煤灰深度开发利用的经济价值和社会价值。同时，结合大唐集团旗下的托克托发电厂电力产业的不断壮大，粉煤灰产生量随之不断增加，本论文探索了深度开发利用粉煤灰的有效途径，有利于资源再利用，实现循环经济。此外，也应加强相关领域的立法引导作用。 标签：粉煤灰；高铝；深度利用；探索 1 前言 随着火电装机容量从2002年开始爆炸式增长，中国的粉煤灰排放量在过去8年间增加了2.5倍，是中国工业固体废物的最大单一排放源。2009 年，中国粉煤灰的产量达到了3.75 亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多；其体积可达到4.24 亿立方米，相当于每天填满1个水立方[2]。作为煤炭能源大省的内蒙古自治区，粉煤灰产出已经占到了固体废弃物的50%以上，仅首府城市呼和浩特及近郊的火力发电总装机容量已经达到了770万千瓦，而且大唐国际托克托电厂2×60万千瓦增容机组项目已经启动，预计2年后，仅呼和浩特市区的火电总装机容量将接近900万千瓦，年产出粉煤灰620万吨以上，粉煤灰的深度开发利用刻不容缓。 2 粉煤灰目前的利用现状 内蒙古托克托工业区建设的高铝粉煤灰提取氧化铝多联产技术示范工程。该技术工艺研发与示范被纳入“十一五”国家科技支撑计划“高铝粉煤灰提取氧化铝多联产工艺技术优化与产业示范”项目支持，主要是针对内蒙古中西部煤电资源基地大量高铝粉煤灰处置与资源利用产业化技术需求，开发高铝粉煤灰无害处置与多组分资源协同利用的产业化工艺技术体系，凝炼西部资源基地煤炭-电力-有色金属-建材循环经济发展模式，提高铝资源战略储备技术保障能力。 内蒙古中西部和山西北部等地区的部分煤炭中赋含铝矿物，发电后的粉煤灰中氧化铝含量达40%-50%，具有较高经济开发价值。大唐国际年提取氧化铝20万吨的项目证实该了项技术的可行性；内蒙古每1亿吨的富铝煤炭资源将能生产氧化铝1200万吨。积极开拓高铝粉煤灰生产氧化铝，将使资源价值最大化，对于增加国内铝资源供给，发展循环经济，促进区域经济发展具有重要意义。[3] 目前，为推动内蒙古中西部地区高铝粉煤灰处置与铝资源利用，该技术示范工艺在优化和完善后，将具有较大推广潜力。“十二五”期间，科技部将实施专项科技工程，加大对废物循环利用和清洁生产研发的支持，大宗工业废物、城市与工业生物质废物等循环利用创新链，引导和支撑循环经济发展。[4]
粉煤灰性能
粉煤灰性能 1. 概述 1.1的产生 粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，是工业“三废”之一。锅炉在操作时，煤粉与高速气流混合在一起，喷入炉膛的燃烧带中，使煤粉颗粒里的有机物质得到充分的燃烧，但燃烧的完全程度取决于锅炉的效率和操作的水平，炉膛温度一般是很难测准的，运行良好的现代化电厂的煤粉炉炉膛最高温度可能达到或超过1600℃，足以使灰分中除了少量石英(细粒的结晶)以外的所有矿物全部熔融。可是多数旧电厂锅炉的实际燃烧温度要比上述温度低得多，在较低的温度下，只能熔融一小部分的无机物质，而且炉膛温度并不是十分均匀的，因此即使在同一锅炉中，粉煤灰烧成的条件也不相同，更不必说不同的锅炉了。在燃烧过程中，煤炭中的无机杂质也发生了一系列的反应和变化，包括达到不同的温度时，含水的矿物如粘土、石膏等一一脱水，碳酸盐中二氧化碳与硫化物中三氧化硫的排出，还有碱在高温下也要挥发，其中较细的粒子随气流掠过燃烧区，立即熔融，到了炉膛外面，受到骤冷，就将熔融时由于表面张力作用形成的圆珠形态保持下来，成为玻璃微珠，煤粉粒子越细，越容易成球。其中有些熔融的微珠内部，截留了炉内气体，形成了空心微珠。另有一些微珠，团聚在一起或粘连在一起，就形成鱼卵状的复珠(即子母珠)和粘连体，也有一些来不及完全变成液态的粗灰，结果变成了渣状的多孔玻璃体(海绵状玻璃)。在冷却过程中也有一些冷却比较缓慢而再结晶的矿物以及在颗粒表面上生成的结晶矿物、化合物和独自存在的未熔融石英等矿物。从煤块磨成煤粉，把原来团聚的矿物磨粹，因此每一颗煤粉粒子的矿物成分也是不同的，燃烧以后，每一粒粉煤灰的成分当然也不可能相同，所以粉煤灰化学成分分析也只能是表示粉煤灰中各种颗粒混合物的化学成分平均值。1.2 粉煤灰的物理性质 粉煤灰的比重在1.95～2.36之间，松干密度在450 kg/m3～700kg/m3范围内，比表面积在220 kg/m3～588 kg/m3之间。由于粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性，在松散状态下具有良好的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。粉煤灰在外荷载作用下具有一定的压缩性，同比粘性土其压缩变形要小的多。粉煤灰的毛细现象十分强烈，其毛细水的上升高度与压实度有着密切关系。 粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃球组成，根据颗粒形状可分为球形颗粒与不规则颗粒。球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠，若据其在水中沉降性能的差异，则可分出飘珠、轻珠和沉珠；不规则颗粒包括多孔状玻璃体、多孔碳粒以及其他碎屑和复合颗粒。 通常用扫描电镜来观察粉煤灰的颗粒形貌。扫描电镜可以观察到粉煤灰的绝大部分粒径范围，可以从1μm到400μm。通过电镜可以观察到，小颗粒粉煤灰表面为表面光滑的球形颗粒，较大颗粒的粉煤灰(＞250μm)形状则不规则。图1是一组粉煤灰颗粒形貌的电镜照片，(a)为低钙粉煤灰，(b)为高钙粉煤灰，比较之下，高钙粉煤灰的颗粒表面粘附有很多微粒，而低钙粉煤灰的表面则显得比较光滑。图1 粉煤灰的颗粒形貌扫描电镜图片 1.3 粉煤灰的化学成分与矿物组成 粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在48%左右，氧化铝含量在27%左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。
论从粉煤灰中提取氧化铝的研究现状
煤炭能源 56 2017年2月04 煤炭能源 论从粉煤灰中提取氧化铝的研究现状 钟利丹 内蒙古自治区石油化工监督检验研究院，内蒙古 呼和浩特 010010 摘要：本文从粉煤灰综合利用情况和铝土矿资源短缺两方面分析了粉煤灰提取氧化铝的必要性，并对近几年国内外提取粉煤灰中氧化铝的工艺进行了剖析，总结了各种方法的不足，展望了粉煤灰中提取氧化铝工艺发展趋势，以期促进粉煤灰中氧化铝的提取和提取工艺发展方向的转变。 关键词：粉煤灰；氧化铝；提取工艺 中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2017)02-0056-01 1 引言 随着我国燃煤发电量的不断增长，作为燃煤电厂主要废弃物的粉煤灰的排放量也急剧增加。从2001年至今，我国粉煤灰排放量逐年增加，到2015年，我国粉煤灰的排放量已高达5.8亿吨，如此大量的固体废弃物若不加利用，不仅占用了大量耕地，还会污染环境，制约当地国民经济的可持续发展。 粉煤灰中含有大量的氧化铝，约占50%左右，因此粉煤灰是提炼氧化铝的很好来源，不但能减少粉煤灰堆存导致的各种问题，还可提高煤炭的综合利用效益，可为我国的铝行业发展贡献一份力量。 2粉煤灰的性能、利用现状及氧化铝的发展现状 2.1粉煤灰性能及利用现状 粉煤灰的外观似水泥，颜色范围从乳白色到灰黑色，呈 多孔性蜂窝状，具有较高的吸附活性[1] 。其主要化学成分是氧化铝、二氧化硅和氧化铁，还包括钙、镁、钾等的氧化物及镓、铬等稀散金属；矿物组成主要为莫来石和石英，玻璃相的石英在粉煤灰中占有很大比例，从而增大了提取铝的难度。 目前我国对粉煤灰的综合利用水平不高，约67%，主要用于生产水泥、制砖、混凝土、轻质建材等，利用层次比较低，这已成为电力行业在固废治理方面面临的一个新的环保问题。因此，从粉煤灰中提取氧化铝是粉煤灰高附加值化、精细化综合利用的主要方向，也是近年来学术及产业界研究、关注的热点。 2.2 氧化铝市场发展现状分析 在当前氧化铝行业市场低迷，国内铝土矿资源不断贫化、品味不断下降、对进口铝土矿依赖性强的情况下，氧化铝企业正面临资源、能源、成本和环境等诸多方面的挑战。积极拓展铝土矿来源，尽量减少进口铝土矿，采用国内低品位的铝土矿，用本国铝土矿来发展氧化铝是走出行业困境的关键要素，而这依赖于氧化铝技术的进一步突破、整体技术装备 水平的提高[2] 。这样的突破和提高需要科研院所、企业中多领域的专家学者、技术工作者的协同努力，需要我们加强与其他国家在资源、能源、技术、环境等方面广泛开展合作，以此来不断提高氧化铝行业的可持续发展能力。 3从粉煤灰中提取氧化铝工艺 3.1酸浸法 酸浸法是以硫酸或盐酸为浸取剂，使其中的氧化铝转化为可溶性铝盐而被溶出，二氧化硅留存于固相中，分离溶液制得铝盐溶液，进而制得铝盐产品及氢氧化铝、氧化铝等。 电厂粉煤灰中的氧化铝主要以莫来石、硅铝玻璃体的形式存在，因此直接使用酸浸法产率相对来说较低。鉴于酸浸法提取效率较低，多种加强酸浸效率的方法已有报道。例如，将粉煤灰磨细，增大比表面积，破坏粉煤灰表面结构，氧化铝的浸出率可大大提高；加入焙烧助剂对粉煤灰进行改性，可有效提高氧化铝浸出率。 3.2烧结法 3.2.1石灰石烧结法 将粉煤灰与石灰石混合高温烧结，使粉煤灰中的莫来石变为易溶于碳酸钠溶液的七铝酸十二钙和不溶的硅酸二钙，其中铝酸钙以偏铝酸钠溶出，从而实现硅铝分离。 石灰石烧结法的缺点是煅烧温度过高，因此斐新意等[3] 提出石灰低温-蒸压烧结法，将粉煤灰、石灰石和水混合，低温蒸压反应生成水合钙铝石榴石，随后煅烧得硅酸二钙和七铝酸十二钙，再经碳酸钠溶出和碳化得到氧化铝，氧化铝提取率可达90%以上。 3.2.2硫酸铵焙烧法 将磨细的粉煤灰与硫酸铵按比例混合焙烧，粉煤灰中的氧化铝可与硫酸铵反应生成硫酸铝铵，硫酸铝铵经进一步处理可得冶金级氧化铝。反应机理如下式所示：Wu 等研究了温度对氧化铝提取率的影响。试验结果表明：烧结温度和时间对硫酸铝铵的形成影响较大，而升温速率则影响较小，并得到最佳焙烧条件为：升温速率6℃/min ，烧结温度400℃，烧结时间3 h ，可以得到85%以上的氧化铝提取率。 3.2.3碱石灰烧结法 碱石灰烧结法是将粉煤灰、碳酸钠和石灰在高温下反应生成可溶性铝酸钠和不可溶性硅酸二钙，烧结熟料再经破碎、碱溶分离、脱硅等工艺得到氧化铝产品。Bai 等对粉煤灰预脱硅处理，通过碱溶和碳化工艺，无定形二氧化硅去除率可达62%，而石英和莫来石成分则留在脱硅渣中，从而达到氧化铝的富集，将粉煤灰与碱石灰混合造粒为椭圆柱形进行烧结有更好的提取效率，氧化铝提取率可达90%。 3.2.4预脱硅碱石灰焙烧法 将粉煤灰与氢氧化钠溶液混合，在一定温度下使部分二氧化硅与碱反应生成硅酸钠，经过滤得硅酸钠溶液和脱硅灰滤饼。脱硅灰与系统产生的苛化渣（含碳酸钙）、含有碳酸钠的溶液等混配、磨细后在高温下焙烧，生成可溶性铝酸钠和不可溶性硅酸钙。可溶性铝酸钠经溶出、脱硅、碳分，烧结工艺制得冶金级氧化铝。祁光霞等将粉煤灰和氢氧化钠溶液按一定比例预脱硅后，粉煤灰脱硅效率可达30.0%。脱硅粉煤灰按一定比例与碳酸钠混合焙烧，氧化铝提取率可达93.1%。 3.3其他方法 Shemi 等采用气相萃取方法，利用气相乙酰丙酮与粉煤灰中氧化铝反应生成乙酰丙酮铝和水，乙酰丙酮铝可经进一步处理得到冶金级氧化铝。结果表明：在250℃、流量为6 ml/min 的气相乙酰丙酮中萃取可得到17.9%的铝提取率，其中未反应的乙酰丙酮可循环使用。气相法提取粉煤灰中氧化铝是一种比较新颖的方法，研究潜力巨大。总之，目前以湿法冶金工艺对粉煤灰综合利用的方法大体有上述几种。研究的热点主要集中在氧化铝的制备方面，对粉煤灰中硅资源的综合利用及硅化合物的制备研究相对较少，对铁的综合利用几乎没有涉及，产品方向主要为冶金级氧化铝、硫酸铝、硫酸铝铵和聚合氯化铝等常规、普通铝化学品。 4结论与展望 虽然目前国内外对粉煤灰精细化利用的工艺有很多，但是各种工艺在实现工业化应用方面都存在一定的问题，如酸法对设备的耐腐蚀性要求高，煅烧法需高温煅烧，能耗高等，因此应更重视研究和发展新技术。同时实现多种工艺之间的组合利用，设计出一套提取粉煤灰中硅铝及其他微量元素的工艺流程，提高粉煤灰的利用效率，也是今后研究的重点。 参考文献 [1] 朱妍，霍云波．2015年氧化铝市场回顾及展望[J]．中国有色金属，2016(7)：50-51． [2] 北京博思智立信息技术有限公司．2016-2022年中国氧化铝行业分析及投资建议研究报告[M]．博思数据研究中心，2016． [3] 裴新意，赵鹏．粉煤灰低温蒸压煅烧提取氧化铝的试验研究[J]．粉煤灰综合利用，2009，1：3-5．
实验讲义-活性氧化铝的制备
实验1 催化剂载体——活性氧化铝的制备 一、目的与要求 1．通过铝盐与碱性沉淀剂的沉淀反应，掌握氧化铝催化剂载体的制备过程。 2．了解制备氧化铝水合物的技术和原理。 3．掌握活性氧化铝的成型方法。 二、实验原理 活性氧化铝（Al2O3）是一种具有优异性能的无机物质，不仅能作脱水吸附剂、色谱吸附剂，更重要的是作催化剂和催化剂载体，并广泛用于石油化工领域，涉及重整、加氢、脱氢、脱水、脱卤、歧化、异构化等各种反应。它之所以能如此广泛地被采用，主要原因是它在结构上有多种形态及物理性质和化学性质的千差万别。学习有关Al2O3的制备方法，对掌握催化剂的制备有重要意义。 催化剂或催化剂载体用的氧化铝，在物理性质和结构方面都有一定要求。最基本的是比表面积、孔结构、晶体结构等。例如，重整催化剂是将贵重金属铂、铼载在γ－Al2O3或η－Al2O3上。氧化铝的结构对反应活性影响极大。载于其他形态的氧化铝上，其活性是很低的，如烃类脱氢催化剂，若将Cr－K载在γ－Al2O3或η－Al2O3上，活性较好，而载在其他形态氧化铝上，活性很差。这说明它不仅起载体作用，而且也起到了活性组分的作用，因此，也称这种氧化铝为活性氧化铝。α－Al2O3在反应中是情性物质，只能作载体使用。制备活性氧化铝的方法不同，得到的产品结构亦不相同，其活性的差异也很大，因此制备中应严格掌握每一步骤的条件，并且不应混入杂质。尽管制备方法和路线很多，但无论哪种路线都必须制成氧化铝水合物（氢氧化铝），再经高温脱水生成氧化铝。自然界存在的氧化铝或氢氧化铝脱水生成的氧化铝，不能作载体或催化剂使用。这不仅是杂质多，主要是难以得到所要求的结构和催化活性。为此，必须经过重新处理。可见制备氧化铝水合物是制备活性Al2O3的基础。 氧化铝水合物经X射线分析，可知有多种形态，通常分为结晶态和非结晶态。结晶态中含有一水和三水化物2类形体；非结晶态则含有无定形和结晶度很低的水化物2种形体，它们都是凝胶态。可总括为下述表达形式： －Al2O3·H2O，一软水铝石 －Al2O3·H2O，一硬水铝石 －Al2O3·3H2O，α三水铝石 －Al2O3·3H2O，β三水铝石 β－Al2O3·3H2O，新β三水铝石 2 O3≥3 2 O/Al2O3≈1.5～2.0 水合氧化铝
粉煤灰中铝的含量
粉煤灰中提取铝“粉煤灰中提取铝硅钛合金”，由五大电力巨头之一的大唐国际发电股份有限公司变成了现实。该公司在其“粉煤灰综合利用生产氧化铝联产活性硅酸钙”技术于两周前通过成果鉴定之后，1月9日与内蒙古鄂尔多斯市政府在此间签订煤电灰铝循环经济项目合作框架协议，正式启动这一兼具“示范效应和战略意义”项目的产业化进程。 铝是用量仅次于钢铁的第二大金属材料，而世界上99%%以上的氧化铝均用铝土矿为原料生产。我国天然铝土矿资源短缺，人均占有量仅为世界平均水平的1.5%%；随着近年来国内需求猛增，铝土矿大量依赖进口。另一方面，火电装机占3／4以上的我国电力工业，每年产生粉煤灰超过4亿吨，导致大量占地和环境污染问题，迄今未能根本解决。 大唐国际方面介绍，其旗下亚洲最大火电厂———总装机达540万千瓦的内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司年产生粉煤灰400万吨。专家分析后发现，其中氧化铝含量接近50%%，为世界之最，其化学成分相当于中级品位铝土矿资源。2004年开始，大唐国际联合同方环境等企业致力于高铝粉煤灰资源化利用关键技术的研发和产业化。经4年多攻关，研发成功具有自主知识产权的以高铝粉煤灰为原料，通过电热法冶炼铝硅系列合金及从高铝粉煤灰提取氧化铝并联产白炭黑等硅产品的两条核心工艺技术路线。以此为基础，辅以成熟的工业技术，最终生产出国家急需的铝硅钛合金材料。 粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法 这项技术是根据粉煤灰中含有的铝硅元素，采用电弧炉或高炉直接提取铝硅合金的。该技术先将粉煤灰、添加剂、还原剂、粘结剂等物料搅拦均匀，辊压成球团，干燥后在电弧炉或高炉中高温还原熔炼，实现粉煤灰提取铝硅合金。该工艺投产要求：首先对粉煤灰化验，查清元素含量；其次要有功率≥6300kVA的电弧炉或产量大于30吨/小时的高炉，要设立小型化验室以便于检测，确保铝硅合金的质量。如有硅铁炉、电石炉、锰铁炉进行转产也可以。【题名】一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法 粉煤灰氧化铝提取 H2SO4溶液γ-Al2O3 焙烧活化加热反应活化技术铝氧化物综合利用 【文摘】一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，是将粉煤灰研磨并焙烧活化后，与H2SO4溶液加热反应，浸出的氧化铝用热水煮溶后，浓缩冷却析出硫酸铝结晶，升温脱水得到无水硫酸铝，继续升温分解得到γ-Al2O3，并进一步制备得到冶金级氧化铝。本发明采用新的粉煤灰活化技术，在常压不使用任何助溶剂，用H2SO4即能使粉煤灰中的氧化铝有效浸出，氧化铝的溶出率可以达到85％以上。本发明将粉煤灰治理成为了多品种的铝盐、铝氧化物，
粉煤灰分类
粉煤灰作用、价格、等级标准、颜色、成分等 概念： 从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。 粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。 粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。 因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。 粉煤灰使用的优点 在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝 土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。 粉煤灰的用途 等级标准： 国标一级：采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标号混凝土的现代混凝土新技术正 在全国迅速发展。 国标二级：优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土。 国标三级：粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性 增强等优点。
火电厂粉煤灰何时变身“大铝矿”
火电厂粉煤灰何时变身“大铝矿” 大唐国际粉煤灰火电厂 北极星电力网新闻中心 2013-4-15 11:07:44 所属频道: 火力发电电建节能环保关键词: 大唐国际粉煤灰火电厂大唐国际再生资源开发有限公司利用粉煤灰成功提取氧化铝。图为工人正将铝锭打捆。 从高铝粉煤灰中提取氧化铝，既能有效减少粉煤灰的环境污染，又能缓解我国铝土矿资源短缺问题。然而，内蒙古西部地区生产的高铝原煤销往区外电厂分散掺烧，使得粉煤灰失去提取价值，相当于每年浪费700万吨优质氧化铝资源，直接经济损失200多亿元。 今年全国两会期间，内蒙古代表团以全团建议的形式向全国人大提出，加快内蒙古电力外送通道建设，实现高铝煤炭资源就地转化，建设煤电灰铝一体化循环产业基地，以充分挖掘高铝煤炭的经济价值，有效提高资源综合利用效率，还可替代氧化铝和纸浆的进口。 粉煤灰中氧化铝含量超50% 高铝粉煤灰提取氧化铝示范项目进入商业化应用 3月下旬，记者来到位于内蒙古呼和浩特市托克托工业园区的大唐国际再生资源开发有限公司，站在行政办公楼向东望去，远处是一条巨龙般又高又宽的大坝。 “那里堆放的就是大唐托克托火电厂产生的粉煤灰。”公司总工程师麻树春指着远处的尘土告诉记者，过去，托电产生的大量粉煤灰主要的处理办法就是堆放，既占用土地，又污染环境。 现在，一边是堆积如山的粉煤灰，一边是码放整齐、光灿耀眼的成捆铝锭。如果不是麻树春介绍，记者很难将两者联系在一起。 一个偶然的发现改变了粉煤灰的“命运”。2003年大唐托电1、2号机组投产后，烟气粉尘排放始终达不到环保要求。清华大学煤清洁燃烧国家工程技术中心的孙俊民博士专程来到火电厂考察，系统采集了燃烧的煤种和排放的各类粉尘样品，拿回清华分析，结果让人大吃一惊：常规粉煤灰中氧化铝的含量在30%以下，大唐托电的粉煤灰中氧化铝的含量则高达54.77%，是国内外罕见的再生含铝矿物资源，可用于提炼氧化铝和硅铝合金等有色金属产品。
综合利用高铝粉煤灰的重要意义
综合利用高铝粉煤灰的重要意义 凡是以煤炭作为能源直接燃烧的过程，都会产生粉煤灰。在火力发电厂，煤粉在高温燃烧的过程中，其中的碳、硫、磷、氮等挥发分大多以气体的形式排入大气，无机矿物中的绝大部分经熔融、聚合而形成粉煤灰粒子，随烟气进入收尘设备被收集为粉煤灰。粉煤灰一般占电厂灰渣总量的 80% ～90%。近年来，一种叫做"高铝粉煤灰"的粉煤灰引起注意。这种粉煤灰中的 A12O3+SiO2+ Fe2O3≥80%，其特点是含 A12O3高，一般≥38% ，高者甚至超过 50% ，相当于国外三水铝石矿的 A12O3含量。这种粉煤灰主要产于我国山西省的中北部和内蒙的广大地区。山西朔州和内蒙地区的粉煤灰中 A12O3含量明显高于国内平均值，也大大高于世界其它地区。这些地区的煤炭中含有丰富的A12O3。上述地区的煤炭资源储量极为丰富，又是火电厂集中的地区，每年可产出大量的高铝粉煤灰，且产量逐年递增。 中国是铝土矿消耗大国，随着国内铝土矿资源的快速枯竭，高铝粉煤灰的回收利用得到越来越多人的关注。充分利用好这个储量巨大、有着良好的远景预期的重要资源，将高铝粉煤灰用作是铝土矿的重要替代品，前景可观，意义重大。 铝土矿一般指的是 A12O3≥40%的含铝矿物。单从 A12O3含量一项来看，高铝粉煤灰已经完全具备了铝土矿的特征。但是，高铝粉煤灰中含有比铝土矿
要高得多的硅。因此，高铝粉煤灰要成为真正意义上的铝土矿替代资源，就必 须首先尽可能脱除其中的 SiO2。 沈阳铝镁设计研究院提出了一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其步 骤如下: 将粉煤灰与硫酸铵混合，磨制成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化 铝重量比4.5 ～8 ∶1; 将生料加热至230～600℃，烧成时间控制在0.5～5h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气; 烧成的熟料用热水溶出，溶出时间 0.1～2h，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣; 向硫酸铝铵溶液加入 氨气或氨水，得到含杂质的粗氢氧化铝和硫酸铵溶液; 粗氢氧化铝用循环碱溶 液进行低温拜耳法处理，除去其中铁、钙等杂质，得到冶金级氧化铝和高铁渣。 山西省朔州市每年产出大量的高铝粉煤灰，其数量高达 400 万吨之多。为了充分利用这些资源，湖南中大冶金设计公司为中煤平朔煤业集团设计了粉煤 灰综合利用项目。该项目采用了最新技术，可以生产出优质白炭黑和冶金级氧 化铝产品，且其 SiO2提取率也达到了比较高的水平。平朔煤业集团的这项工作同时实现了高铝粉煤灰中铝和硅的利用，为高铝粉煤灰的综合利用提供了有益 的经验。 总之，高铝粉煤灰是我国独有的高含铝资源，储量丰富，具有极大的利用 潜能，如何利用好这个资源，以弥补我国铝土矿资源的匮乏，是一个十分重要 的课题。