高铝粉煤灰提取氧化铝的研究进展

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1、万方数据第3期2012年6月矿产综合利用MultipurposeUtilizationofMineralResourcesNo．3Jun．2012高铝粉煤灰提取氧化铝的研究进展杨权成1’2，马淑花2，谢华1，张然2，郑诗礼2(1．中国矿业大学(北京)。北京100083；2．中国科学院过程工程研究所．北京100190)摘要：高铝粉煤灰是近年来在我国北方地区发现的一种新的粉煤灰类型，其主要特点是粉煤灰中氧化铝的含量高达40％左右。高铝粉煤灰作为一种区别于铝土矿的非传统氧化铝资源，其利用方式一直备受关注。高铝粉煤灰提取氧化铝既能有效降低粉煤灰环境污染，又能缓解我国铝土矿资源短缺问题。实现了粉煤

2、灰的高附加值利用，同时符合国家循环经济的发展要求。相关研究近年来已成为一个研究热点。本文对国内某高铝粉煤灰化学组成、物相组成、粒度组成、形貌等基本特性进行了分析。在此基础上对国内外粉煤灰提铝技术，包括石灰石烧结法、碱石灰烧结法、酸溶法、酸碱联合法等从研究现状、反应原理和技术优缺点等几个方面进行了分析和比较。指出了制约各种方法工业化发展的关键因素。最后结合近年来的研究进展，探讨了今后应锯决的关键问题和主要研究方向。关键词：高铝粉煤灰；提取氧化铝；研究进展中图分类号：TD926．4文献标识码：A文章编号：1000-6532(2012)03-03-05粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排放的废渣，一般

3、每消耗4t电煤就会产生1t左右的粉煤灰。近年来，由于我国电力工业迅速发展，且燃煤发电比重较大(2010年燃煤发电量占全国总发电量的80．8％)。导致粉煤灰排放量也逐年增加。2010年我国煤炭消费量超过32亿t⋯，其中电力行业耗煤约占一半，由此产生的粉煤灰约4亿t，预计到2015年粉煤灰年排放量将达到5．5亿tBl，粉煤灰已成为我国最大的单一固体污染源。由于粉煤灰排放量过大且有效利用不足，我国大量粉煤灰处于堆存状态，每年新增粉煤灰1亿t以上，累计堆存量已达到20亿t¨1，对生态环境和人体健康造成了严重危害。近年来，我国发现了一种新型粉煤灰一高铝粉煤灰，AI：03含量高达40％左右，比普通粉

4、煤灰铝含量高一倍左右，相当于我国中低品位铝土矿A1：0，的含量。据报道仅内蒙古中西部地区煤铝共生矿产资源总量超过500亿t，可产生高铝粉煤灰达150亿t【4J。若能将高铝粉煤灰中的AI：0，提取出来，既有利于我国氧化铝工业的可持续发展，又可解决环境污染问题，具有重大的战略意义和生态效益。1高铝粉煤灰的特点1．1高铝粉煤灰的物质组成粉煤灰的主要化学成分是SiO：和A1：0，，二者之和占到80％以上，此外，还含有少量Fe：0，、CaO、MgO、Na：0、K：0和未燃尽碳等。内蒙古某电厂粉煤灰主要化学元素组成见表l。表1内蒙古某电厂粉煤灰的化学组成／％Table1Chemicalcompone

5、ntsofflyashinapowerplantInnerMongoliaA120，Si02Fe203CaOTi02Na20H20LOI％talA／S41395424367l380．2】6．12．8l97．5l1．05粉煤灰中的矿物相是在高温燃烧和排灰过程中形成的，以玻璃质微珠为主，其次为结晶相。玻璃相是高温熔融的粉煤灰在急剧冷却时形成的非品态结收稿日期：2012-01-06：改回日期：2012-02-09基金项目：863主题项目((2011AA060702)；国家科技支撑计划(2012BAFD3m1)‘作者简介：杨权成(1986．)。男，硕士在读，主要从事粉煤灰污染控制与资源综合利用研

6、究工作。万方数据·d·矿产综合利用构，粉煤灰中的玻璃相含量较大，一般在50％以上。粉煤灰主要结晶相为莫来石、磁铁矿、赤铁矿、石英、方解石等，其中莫来石是主要的含铝结晶相。有研究表明”。莫来石主要是原煤中的高岭石、伯姆石等经高温转化而形成。不同地区，不同类型的粉煤灰所含的矿物组分有很大的差异[6J。内蒙古某电厂粉煤灰XRD图谱表明该粉煤灰主要的结晶相为莫来石、刚玉和石英，在20为10～250范围内宽大的衍射峰表明粉煤灰中玻璃相的存在。1．2高铝粉煤灰的粒度及形貌粉煤灰粒度特性与其分类及资源化利用密切相关。内蒙古某电厂粉煤灰粒度较细，体积平均粒径为66．4721xm，d(o1)=6．3561

7、-Lm，d(o5)=43．3231山m，d(o91=159．839Ixm。高铝粉煤灰中的玻璃相微珠、未燃尽的炭粒以及晶体相颗粒构成粉煤灰的主要微观形态，对其形貌特征的研究需要借助电子显微镜。内蒙古某电厂粉煤灰的SEM图见图1。图l显示该粉煤灰主要由球状、柱状和较大扁平状颗粒组成，其中光滑而规则的球状颗粒较多。图1内蒙古某电厂粉煤灰SEM图Fig．ISEMimageofflyashinaelectricplantInnerMongol