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
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国有色金属，2016(7)：50-51．
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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．
粉煤灰的综合利用现状与展望
!""#年第!期$%
粉煤灰的综合利用现状与展望
石磊
（宝山钢铁股份有限公司技术中心，上海!"%&""）
摘要：粉煤灰是具有潜在资源属性的工业废渣，对其综合利用具有重要的环保和经济意义。综述了粉煤灰在建材原料、工程填筑、农用、环境治理、提取有用物质、制备功能性新材料等领域中的应用，并立足当前存在的问题，预期了未来发展方向。关键词：粉煤灰；综合利用；现状；展望
表%粉煤灰的基本性质%前言
粉煤灰是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的
硅铝酸盐残渣，粒细质轻、多孔松散、外观类似水
泥，颜色从乳白到灰黑，物性因燃煤成分、煤粉细度、燃烧条件等而异，产量为煤炭耗量的
!’()*(’")，主要由飞灰和底灰组成，其基本
性质及典型成分如表%、表!所示+%,。
表!粉煤灰的典型化学成分)
成分-./!01!/234!/256/78/96!/:!/;!/(<./!;!/(烧失总计含量$=’&!!(’$%=’"22’"$%’"!"’>=!’"(%’(="’=!"’&&>’2#%""’""
作者简介：石磊（%&>>?），男，江苏邳州人，博士，宝山钢铁股份有限公司技术中心环境与资源研究所工作，主要研究方向为固体废物处理与资源化再利用。!""!年我国粉煤灰的排放量已超过%’=亿@，
但大部分被排入贮灰厂、填埋场或江河湖海中，
综合利用率尚不到$")，主要应用在建材、建
工、回填修筑、化工、农业、环境治理、从中提取有
用物质、高附加值利用等领域+!,。
!粉煤灰的建材应用
!’%水泥、混凝土掺料
粉煤灰具有火山灰活性，能与碱性物质发生“凝硬反应”，生成水泥质水化胶凝物质+2,。用作水泥或混凝土掺料时，其减水效果显著、能有效
改善混凝土和易性、增加抗压和抗弯强度、提高
抗渗和抗蚀力，同时具有减少泌水和离析、降低
透水和浸析、减少早期和后期干缩、降低水化热
和干燥收缩率等功效。因此，在各种工程建筑中，
粉煤灰的掺入，不仅能改善工程质量、节约水泥，
且施工简单易行。
!’!新型墙体材料
从粉煤灰中提取氧化铝烧结过程铝硅反应行为的研究
第２４卷第３期 ２００８年６月 湖南有色金属 ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ ９
从粉煤灰中提取氧化铝烧结过程铝硅反应行为的研究
薛 冰，孙培梅，童军武，赵 粘，徐红艳，杨继敏
（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京１０００８３）
摘要：采用ｘ射线衍射法对粉煤灰和石灰石烧成熟料的物相组成进行了分析，对烧结过程铝和
硅的反应行为进行了研究。通过在不同生料配方，不同烧结温度下熟料物相半定量分析表明，在生
料配方Ｃ／Ａ为１．９左右，温度在１ ３２０～１ ３６０ ｏＣ范围内，铝硅的反应产物主要是Ｃ】２Ａ７和ｙ—Ｃ２Ｓ，
在此条件下，熟料中的Ａ１２０３在碳酸钠溶液中能较好地溶出。在低于１ ２６０ ｏＣ温度下的烧结熟料中
没有Ｃ１２Ａ７生成。
关键词：粉煤灰；硅铝反应行为；Ｘ射线物相分析
中图分类号：ＴＦ８０２．６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—５５４０（２００８）０３—０００９—０５
石灰石烧结法可以从高岭土、粘土、煤灰、泥灰
石、高硅铝土矿及其它含铝原料中提取氧化铝。和
碱石灰烧结法相比，石灰石烧结法对原料的适用性
广，熟料烧结时不必配碱，且熟料会自粉化，溶出时
不需要进行湿磨，溶出泥渣可制水泥。因此，该法常
用于处理铝土矿外的其它含铝物料…。
石灰石烧结法从粉煤灰中提取氧化铝主要有生
料的烧结，烧成熟料的溶出，溶出液的脱硅，精液碳
分析出氧化铝等几个阶段。 熟料的烧成是通过石灰石和粉煤灰在高温下的
反应，制备能充分自粉化，且在碳酸钠溶液中有较高
溶出率的粉末物料。本文通过ｘ射线衍射（ＸＲＤ）方
法对在不同烧结条件下的熟料进行物相分析，初步
探讨烧结过程中铝硅的反应行为。
１ 试验方法
１．１试验原料
试验所用原料为粉煤灰和石灰石，其化学成分
如表１所示。
表１ 粉煤灰和石灰石的化学成分 ％
使用ｘ射线衍射法测定了粉煤灰的物相组成，
如图１所示。表明粉煤灰中主要物相为莫来石
硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论[1]
![硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论[1]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/3cd8650b02020740bf1e9b01.webp)
收稿日期:2009-02-09硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝的热力学讨论
李来时,刘瑛瑛
(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)
摘要:利用热力学的方法结合热重失重分析讨论了硫酸铵和粉煤灰混合焙烧及硫酸铝铵分解的反应过程,并通过实验加以验证。在最佳条件下,粉煤灰中氧化铝提取率可达96%。关键词:氧化铝;热力学;硫酸铵;粉煤灰中图分类号:TF821,X705 文献标识码:A 文章编号:100221752(2009)0921223ThermodynamicsofextractingaluminafromflyashbyammoniumsulfatecalcinationprocessLILai-shiandLIUYing-ying(ShenyangAluminiumandMagnesiumEngineeringandResearchInstitue,Shenyang110001,China)Abstract:Theprocessofcalcinationusingflyashandammoniumsulfateasrawmaterialsandtheprocessofammoniumaluminumsulfatehydroxidede2compoundwereanalyzedwiththermodynamicsandthermalanalysismethods.Andtheresultsofcalculationweremakesurethroughexperiments.TheextractionefficiencyofAl2O3canreach96percentundertheoptimumconditions.Keywords:alumina;thermodynamics;ammoniumsulphate;flyash
粉煤灰是电厂排放的废弃物,全国到2000年已达12000万t〔1〕,给环境造成了巨大的污染,因此开展粉煤灰的综合利用具有长远的战略意义。目前,我国粉煤灰的利用主要集中在建材方面〔2、3〕,其利用价值低且用量有限。本文采用热力学方法讨论了硫酸铵粉煤灰混合焙烧制备氧化铝〔4〕的反应过程,并通过实验加以验证。
粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程
浅析粉煤灰中提取氧化铝的工艺流程
摘要：在粉煤灰中通常会含有17%-35%的氧化铝，有些部分还可高达40%-60%，可以说粉煤灰是我国铝土矿的资源储备库。。随着我国经济的不断发展，铝土矿（优质）也出现了供不应求的现象，因此，如何从粉煤灰中提取氧化铝，已成为了解决我国氧化铝资源匮乏的重要途径。本文对从粉煤灰中提炼氧化铝的工艺流程进行了分析研究，以期解决我国铝土矿供不应求的现状。
关键词：粉煤灰 氧化铝 工艺流程
随着我国经济的不断发展，有色金属（铅、铝、铜等）的需求也不断提高，其中铝的需求最多[1]。但是我国高质量的铝矿含量较低，目前对优质铝矿的开采也出现了告急现象，而粉煤灰中含有的氧化铝较高，可以作为一种铝矿资源。并且从粉煤灰中提炼氧化铝时，通常会使用酸浸法与碱烧法。
1、粉煤灰中氧化铝酸法提炼流程
氧化铝酸法提炼主要分为三种：（1）硫酸提炼：①将粉煤灰进行粉磨并焙烧活化，再经硫酸浸出并浓缩，以得到硫酸铝晶体；②煅烧后，加入碱性溶液；③运用除铁技术，得到al（oh）3；④焙烧，并得到氧化铝。由于硫酸具有很强的酸性、挥发性，不仅对操作人员的安全造成威胁，还会对环境造成污染。因此，在操作过程中要注意安全。（2）提炼硫酸铝铵：①将粉煤灰进行粉磨，并与硫酸铵进行混合，高温煅烧；②用硫酸浸出并过滤；③用氨水使滤液的ph值大约到2.0，析出硫酸铝铵晶体；④在60℃下加入硫酸并
冷却，使晶体全部析出，并反复操作3次，从而得到硫酸铝铵；⑤将产物加热分解，得到氧化铝。此法可以得到纯度较高的氧化铝[2]。（3）氟铵提炼：①将粉煤灰与氟化铵（酸性）溶液进行混合，并加热，得到粗品氧化铝；②加入碱性溶液，然后经过碳酸化以及热解，得到较纯的氧化铝。此法具有较大的提取率，但成本较高。
2、粉煤灰中氧化铝碱式提炼法
一种粉煤灰中生产氧化铝的新技术
一种粉煤灰中生产氧化铝的新技术
梁奇雄
【摘 要】本文介绍了粉煤灰目前的利用情况,指出了提取氧化铝的生产价值和发展前景,比较了国内外常用的粉煤灰生产氧化铝的方法,提出了一种利用粉煤灰预脱硅碱石灰烧结法生产氧化铝的方法,其独特的工艺路线为粉煤灰与碱液混匀后在高温高压下进行脱硅,使脱硅后的粉煤灰A/S提高到与低硅铝土矿A/S相近的范围,然后采用传统的烧结法工艺处理粉煤灰提取氧化铝,工艺过程科学,使得提取出的氧化铝纯度更高.如果该方法能够被广泛应用,不仅可使粉煤灰变废为宝,而且可减轻国家对铝的进口依赖.
【期刊名称】《石油化工应用》
【年(卷),期】2014(033)010
【总页数】5页(P121-125)
【关键词】氧化铝;粉煤灰;碱法;预脱硅
【作 者】梁奇雄
【作者单位】内蒙古化工职业学院化学工程系,内蒙古呼和浩特010070
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ133.1
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是目前燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤 灰 的 主 要 氧 化 物 组 成 为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2 等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，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[1-8]。每年储存粉煤灰需要占用大量的耕地和消耗巨额资金，目前全国平均粉煤灰综合利用率约27 %，所以开发利用粉煤灰是功在当代利在千秋的事情。目前我国主要将粉煤灰用作筑路材料、掺烧粘土砖、掺入混凝土、掺灰生产水泥、生产氧化铝，目前国内提取氧化铝的研究较多，大多数仍处于实验室阶段，国外虽有先例，但因为单位产品熟料量大，能耗高及其他因素，收效甚微，因此，本文提出了一种粉煤灰的预脱硅碱石灰烧结法生产氧化铝。
1 传统粉煤灰生产氧化铝的方法
关于编制粉煤灰提取氧化铝生产建设项目可行性研究报告编制说明
中投信德 可研领域专家 公司网站（ ）
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关于编制粉煤灰提取氧化铝生产建设项目可行性研究报告编制说明
（模版型）
【立项 批地 融资 招商】
核心提示：粉煤灰提取氧化铝项目投资环境分析，粉煤灰提取氧化铝项目背景和发展概况，粉煤灰提取氧化铝项目建设的必要性，粉煤灰提取氧化铝行业竞争格局分析，粉煤灰提取氧化铝行业财务指标分析参考，粉煤灰提取氧化铝行业市场分析与建设规模，粉煤灰提取氧化铝项目建设条件与选址方案，粉煤灰提取氧化铝项目不确定性及风险分析，粉煤灰提取氧化铝行业发展趋势分析
1、本报告为模板形式，客户下载后，可跟据报告说明，自行修改，完成属于自己的，高水平的可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）
编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写资金申请报告项目建议书商业计划书节能评估报告可行性研究报告 中投信德 可研领域专家 公司网站（ ）
- 2 - 目录
目录 ............................................................................................................................ - 1 -
第1章 粉煤灰提取氧化铝项目总论 ......................................................................... ７
§1.1 项目背景 ....................................................................................................... ７
§1.1.1 项目名称 ............................................................................................. ７
粉煤灰活化法提取高纯硅、铝的工艺研究
粉煤灰活化法提取高纯硅、铝的工艺研究论文
粉煤灰活化法提取高纯硅、铝的工艺研究
本文主要就粉煤灰活化法提取高纯硅和铝进行研究，以确定最佳的工艺参数。首先介绍了粉煤灰的性质及其形成活化后所处的形式，然后介绍了活化方法，其中包括乙烯基溶剂法、碱法等。之后，对活化后粉煤灰中硅、铝的提取进行了研究，并且总结了最佳的参数。
粉煤灰是一种特殊的碳质固体废弃物，它是由煤烧制而成。粉煤灰的组成主要由氧化铁和碳组成，还含有一定量的其它元素，比如硅、氧化锰、铝等。由于其中含有大量的硅和铝，可以通过活化这些物质来提取高纯硅和铝。
活化是一种预处理方法，主要用于改变粉煤灰结构，使其能够有效舍入其中的硅和铝。目前，常用的活化方法有乙烯基溶剂法和碱法。乙烯基溶剂法的基本原理是将乙烯基溶剂混合到粉煤灰中，加热后在一定条件下，将粉煤灰碳结构改变，使其变得对溶剂可溶性，从而加快粉煤灰的活化。碱法的基本原理是将碱混合到粉煤灰中，加热后在一定条件下，减少粉煤灰碳结构，使其变得可溶性，从而加快粉煤灰的活化过程。
活化后，粉煤灰中含有大量的硅和铝，可以用不同方法来提取，比如电离沉淀法、溶剂萃取法等。本文主要研究了使用电离沉淀法来提取粉煤灰中硅、铝的工艺参数，结果表明，当pH为7-9、温度为60℃时，硅、铝的提取率分别可以达到99.5%和90%以上的水平。
综上所述，本文探讨了粉煤灰活化法提取高纯硅、铝的工艺研究，总结了最佳的参数。研究显示，当pH为7-9、温度为60℃时，可以将粉煤灰中的硅、铝提取至99.5%和90%以上的水平。本文研究结果可以为活化后粉煤灰中硅、铝的提取提供参考依据。
采用粉煤灰为原料生产氧化铝脱硅工艺及装备
第２９卷第３期 ２０１３年６月 有 色 矿 冶 Ｎ０Ｎ—ＦＥＲＲ０ＵＳ ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｖｏｌ＿２９．№３ Ｊｕｎｅ ２０１３
文章编号：１００７—９６７Ｘ（２０１３）０３—００２９—０３
采用粉煤灰为原料生产氧化铝脱硅工艺及装备
董 菲，许文强
［东北大学设计研究院（有限公司），辽宁沈阳１ｌＯＯｌ３１
摘 要：介绍了粉煤灰资源的分布及综合利用粉煤灰生产氧化铝传统生产工艺的技术背景，着重 描述综合利用高铝粉煤灰生产氧化铝的新工艺预脱硅＋碱石灰烧结法其核心技术预脱硅 工艺和预脱硅工艺指标及工艺装备，并对脱硅工艺装备适用情况及发展方向提出了建议。
关键词：高铝粉煤灰；综合利用；套管加停留罐脱硅工艺；设备大型化；节能
中图分类号：ＴＦ８２１ 文献标识码：Ａ
１ 背景技术
我国内蒙古、山西、陕西等地煤炭资源丰富，储
量约１ ５００亿ｔ。煤中氧化铝含量９ ～１３ 。仅
以９％计算，氧化铝量高达１３５亿ｔ，远多于目前我
国铝土矿资源中氧化铝１８亿ｔ的含量。仅仅内蒙
古的煤炭资源量１３８亿ｔ，用于工业生产后产生的
粉煤灰约３９亿ｔ，其中氧化铝含量４Ｏ ～５１ ，是
一种生产氧化铝的宝贵资源。目前粉煤灰以堆存为
主，少量用来制砖、铺路、制水泥等。堆存，既浪费土
地，又会污染环境。我国先后采用了以下两种方法
对粉煤灰综合利用进行处理提取氧化铝：
（１）传统石灰石烧结法
先用石灰石烧结法处理粉煤灰，粗液深度炭分
得到高硅氢氧化铝，再用拜尔法处理生产氧化铝。
传统的石灰石烧结法以粉煤灰为原料，采用了石灰
石烧结法生产氧化铝，其主要技术包括：原料的配制
及粉化、氧化铝碱液浸取、液固分离、氧化铝溶液碳 分、拜尔法溶出、种分、氢氧化铝分离及焙烧和水泥
水泥熟料锻烧等。
（２）传统的碱一石灰烧结法
将粉煤灰和石灰、碳酸钠经高温烧结成可溶性
的铝酸钠及不溶性的硅酸钠等矿物，二者分离后制
得氧化铝并回收碱，残渣用作硅酸盐水泥材料。
煤矸石提取氧化铝工艺设计
煤系固体废弃物（煤矸石）处理工艺设计
煤系固体废弃物主要成分为煤矸石、粉煤灰和锅炉渣。煤矸石的来源于煤的开采、加工过程。粉煤灰和锅炉渣来源于煤的利用过程(火力发电)。本工艺设计主要针对煤矸石的资源化处理。
一、煤矸石的来源
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排出的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。它包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。一般每采1t原煤排出矸石0.2t左右。
煤矸石是指煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭洗选过程中排出的含碳岩石及岩石，是指煤矿建设生产过程中所排放出的固体废弃物的总称。煤矸石的来源主要有以下三个方面
（1）岩石巷道掘进时产生的煤矸石，通常称为原矿石，占煤矸石的60%-70%。主要岩石有泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩、石灰岩等。
（2）采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里所产生的煤矸石，占煤矸石的10%-30%。煤层顶板常见的岩石包括泥岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩；煤层底板的岩石多为泥岩、页岩、黏土岩、粉砂岩；煤层夹肝的岩石有黏土岩、碳质泥岩、粉砂岩、砂岩等。
（3）煤炭分选或洗选过程中产生的煤矸石，又被称为洗矸石，约占煤矸石的5%。其中主要由煤层中的各种夹石如高岭石、黏土岩、黄铁矿等组成。
二、煤矸石的特性
2.1 煤矸石的组成
煤矸石的组成有有机物（含碳物）和无机物（岩石物质）组成的混合物。一般，煤矸石的热值：837~418KJ/kg。
煤矸石的化学组成，%
主要矿物包括高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。
2.2 煤矸石的外观特征和显微结构
2.2.1 外观特征碳质页岩为黑色或黑灰色，层状结构，表面有油脂光泽，不完全理解，不规则块状，断面参差，易碎，滴入稀盐酸有小气泡缓慢放出。
泥质页岩为黄灰色或黑褐色，土状光泽，有松疏的黑色小粒，片状结构，不完全理解，质软性脆，不规则块状，易碎，滴入稀盐酸不起反应。
粉煤灰提取氧化铝
粉煤灰提取氧化铝
机理：将AI2O3与CaCO3烧结成铝酸钙，再用Na2CO3溶液浸出铝酸钙成为NaAIO2。
原材料：➀、该法用的粉煤灰AI2O3应大于30%其AI2O3与SiO2之比为0.5以上➁、含钙材料用石灰石，能耗高但可提供CO2供本系统用。
➂、碳酸钠。
配制及粉磨:粉煤灰与石灰石按比例加入到球磨机中粉磨至一定细度通常控制在4900孔/cm2的筛余量10%以下。
烧结温度：1320-1400℃ 粉化：熟料在冷却过程中晶相发生急剧转变体积膨胀10%因此能自行
粉化成一定细度。
溶出：自行粉化成一定细度的熟料与一定浓度的碳酸钠溶液混合，在一定的时间内使熟料中的铝酸钙转变成水溶液的偏铝酸钠。
过滤：过滤出原硅酸钙滤渣洗涤后烧结水泥用，得到NaAIO2粗液。 得到的NaAIO2粗液按常规的氧化铝生产方法生产。
工艺描述：
处理粘土，页岩，煤矸石，煤灰一类丰富的含铝资源，采用石灰烧结法，有许多优点。石灰烧结法用于处理含铁很低的原料。
它们的优点是原料丰富，炉料不需配碱，碱溶液只在湿法过程中循环，熟料可以自动粉化，溶出钙渣可用以经济地制取水泥。它们的
缺点则是烧结温度高，熟料及其溶液中的AI2O3含量低，而Na2Oc含量
高，物料流量大。 一、烧结：
在烧结过程中，应使炉料中的AI2O3和SiO2分别转变为CA,C12A7和C2S。C2AS+熔体=CA+C2S的反应温度为1380℃。熔体=C2S+CA+C１２A７的
共晶温度为1335℃。组成为CA+2C２S的熔体和组成为C１２A７+14C２S的熔体的结晶过程是不同的，前者熔体冷却时先结晶出C２S,再析出C
２S+C２AS共晶。继续冷却时熔体成分沿着C２S+C２AS 的共晶线改变,
发生熔体+C２AS→CA+C２S包晶反应。反应完成后，C２AS消失，熟料由CA+C２S组成。如果冷却太快反应来不及完成，熟料中将留C２AS,它不
与碳酸钠溶液反应，AI２O３的溶出率因而降低。 后者熔体冷却时初晶也是C２S，继续冷却时析出C２S+C１２A７共晶