中國(guó)粉體網(wǎng)訊  粉煤灰是煤炭燃燒后產(chǎn)生的飛灰及爐渣,，化學(xué)組成極其復(fù)雜，主要由 Si,、Fe,、Al、Ca,、Mg,、Ti、Na,、K,、Mn、P 和 O 等元素組成,，其一般化學(xué)成分如下表所示,。這些成分主要以氧化物、硅酸鹽,、硫酸鹽等各種化合物的形式存在,，其中硅含量最高，其次是鋁,，以復(fù)雜的復(fù)鹽形式存在,，酸溶性較差。

粉煤灰一般為灰黑色，其顏色深淺代表未燃燒炭的含量,，含量越高顏色越深,，顏色越深的粉煤灰粒度一般較小，反之較大,。粉煤灰活性較高,，顆粒呈現(xiàn)為多孔的蜂窩狀，因此經(jīng)常被用作水處理的吸附劑,。粉煤灰的物相由其產(chǎn)生工藝條件所決定,，當(dāng)煤的燃燒溫度較高時(shí)，粉煤灰中晶體礦物如石英、莫來(lái)石和石膏等含量較大,，煤燃燒溫度較低時(shí)粉煤灰以非晶質(zhì)礦物玻璃體為主，含少量晶體礦物,。

圖片來(lái)源：六盤(pán)水日?qǐng)?bào)

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首先有兩方面因素,，其一是氧化鋁資源問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,，我國(guó)已成為全球第一大鋁生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),，全球40％的產(chǎn)能集中在中國(guó)，然而相對(duì)于龐大的消費(fèi)量,，我國(guó)的鋁土礦儲(chǔ)量比較匱乏,，僅占世界的4％ 左右，且我國(guó)鋁土礦主要以一水硬鋁石型為主,，品位較差,。我國(guó)企業(yè)傾向于進(jìn)口國(guó)外高品位礦石，因此我國(guó)每年需進(jìn)口大量鋁土礦,。2018年,，全國(guó)共進(jìn)口鋁土礦8273萬(wàn)t 。隨著工業(yè)化,、城鎮(zhèn)化及汽車(chē)智能化和新能源汽車(chē)的不斷發(fā)展,，鋁材成為未來(lái)鋁資源需求的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。因此,，保障我國(guó)鋁資源的安全具有重要意義,。

其二是粉煤灰的有效利用。中國(guó)是全球最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),，每年因燃煤電廠燃燒產(chǎn)生大量堆積的粉煤灰,，由于利用率不足，累計(jì)產(chǎn)量超過(guò)30億t,。粉煤灰主要成分為硅,、鋁、鐵、鈣等的氧化物,，而高鋁粉煤灰中Al₂O₃的含量可達(dá)50％ ,，接近中等品位鋁土礦中的含量，因此可以作為非鋁土礦資源生產(chǎn)Al₂O₃,。研究發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯盆地晚古生代煤層具有煤,、鋁、鎵資源共生的資源特性,，內(nèi)蒙古境內(nèi)探明儲(chǔ)量319億ｔ,，其中潛在高鋁粉煤灰蘊(yùn)藏量約80億t，相當(dāng)于目前我國(guó)鋁土礦資源保有儲(chǔ)量的３倍,，是我國(guó)重要的鋁資源后備基地,。

此外，盡管我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化,，但煤炭消費(fèi)仍然是最大的,，在未來(lái)幾年內(nèi)，排放的粉煤灰量將會(huì)持續(xù)增加,。粉煤灰的處置已正成為一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題,，因?yàn)椴划?dāng)?shù)奶幚頃?huì)給環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。

粉煤灰提取氧化鋁工藝

目前,，從粉煤灰中提取氧化鋁的工藝主要有石灰石燒結(jié)法,、濃堿溶出法、酸浸法,、水熱活化法等,。

1、石灰石燒結(jié)法

石灰石燒結(jié)法工藝技術(shù)成熟,，過(guò)程較為簡(jiǎn)單,，對(duì)設(shè)備耐腐蝕性要求低，應(yīng)用前景較好,，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)難度低,。

2、堿溶出法

堿溶出法又分為水熱法和亞熔鹽法,。水熱法是用高濃度的 NaOH 溶液在高壓釜中高溫下與粉煤灰直接反應(yīng),，同時(shí)加入少量的 CaO，破壞粉煤灰中的礦物相,，使其中的鋁溶出,，再對(duì)溶出液進(jìn)行一定的處理即可得到Al₂O₃。

粉煤灰在亞熔鹽體系中,，其穩(wěn)定的含鋁物相結(jié)構(gòu)被破壞,，鋁元素被活化以 NaAlO₂ 的形式進(jìn)入介質(zhì),，實(shí)現(xiàn)鋁與其它組分的分離，其浸出率可達(dá) 90% 以上 ,。亞熔鹽的優(yōu)異特性使亞熔鹽法避免了高溫反應(yīng),，降低了堿的消耗量，實(shí)現(xiàn)了硅組分的高效利用,，并且該法對(duì)于粉煤灰中的鋁硅比要求不高,，發(fā)展前景更好，但亞熔鹽法作為高濃度堿浸出方法,，對(duì)設(shè)備的高要求限制了其實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn),，需要對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化完善。

3,、酸浸法

該方法以 HCl,、HF、H₂SO₄等濃酸作為溶出劑,，以NH₄F作為助溶劑與粉煤灰混合,，使粉煤灰中的鋁溶出,，對(duì)溶出液進(jìn)行處理,，使其以鋁鹽的形式沉淀析出，最后經(jīng)干燥煅燒制得Al₂O₃,。酸法包括直接酸浸,、酸或酸性鹽焙燒法、硫酸氫銨法,、氟化物助溶法,、加壓浸出法、兩步酸浸法等,。

4,、水熱活化法

水熱活化法是以粉煤灰礦物特性和化學(xué)組成特點(diǎn)為基礎(chǔ)所研究的一種工藝方法。先將粉煤灰與一定量的碳酸鈉混合進(jìn)行煅燒活化,，然后加入適量的氧化鈣及氫氧化鈉溶液進(jìn)行高壓水熱反應(yīng),，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶、再溶解,、煅燒等步驟得到終產(chǎn)品氧化鋁,。

結(jié)束語(yǔ)

粉煤灰中提取氧化鋁的工藝很多，很多先進(jìn)工藝至今仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,。無(wú)論是酸法還是堿法工藝在工藝運(yùn)行方面都存在一定的工藝或成本問(wèn)題,，總的來(lái)說(shuō)，從粉煤灰中提取氧化鋁,，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,，還有很長(zhǎng)的路要走,，新材料、新設(shè)備和新工藝都是其未來(lái)發(fā)展必不可少的部分,。

參考來(lái)源：

[1]我國(guó)實(shí)現(xiàn)粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)化.中國(guó)化工報(bào)

[2]王麗杰.粉煤灰提取氧化鋁工藝進(jìn)展

[3]王衛(wèi)江等.從粉煤灰提取氧化鋁的技術(shù)現(xiàn)狀及工藝進(jìn)展

[4]朱輝等.從粉煤灰中提取氧化鋁技術(shù)進(jìn)展

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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