资源绿色化综合利用

1、粉煤灰综合采用冶金0903赵志强20221370摘要：铝资源匮乏，导致铝工业形势严峻，综述了近年来国内外从粉煤灰中提取氧化铝的制 备工艺及进展。分别从各制备工艺的特点、优点及其存在的缺陷等方面进行简要的评述，并 对其进展趋势进行了阐述。关键词：铝资源；粉煤灰；氧化铝；提取。引言在我国优先进展铝的方针指导下, 我们我国铝工业走过了半个世纪的进 展历程，已形成地质、采矿、选矿、冶 炼、产品开发、教育、科研、设计、 施工、商务贸易较完整的工业体系,先 后建成抚顺、山东、郑州、贵州、兰 州、青海、白银、陕西、包头、青铜 峡、平果、云南、焦作等一批电解铝 厂和一批中小电解铝厂，带动了相关产 业的进展。但

2、是，这也使得我们我国 的铝矿石资源被大量开发，导致铝资 源匮乏。我们我国正处于工业化中期阶段, 随着我们我国经济和社会进展进程加 快，对铝的需求日益增长,20世纪90年 月以来，我们我国原铝消费年均以16% 的速度递增,2004年我们我国原铝的 消费量占世界份额的24%。依据我们 我国国民经济进展规划到2022年GDP 比2000年翻两番，年均保持7. 3%的增 长速度，对铝的需求会越来越大。目前我们我国铝土矿正规开采的 比例不到50%。而采富弃贫、采大弃 小、米易弃难、乱米滥挖高达50%以 上，资源铺张很大。我们我国铝土矿目 前主要是私营小规模群采，约占全国冶 金用铝土矿的65%,是国有矿山

3、产量的 2倍,采矿方法落后，回采率不到30%,最 低为12%o据我们我国国土资源部公布的资 料显示，截至2022年底，全国铝矶土 累计查明资源储量为37.5亿3基础 储量约为8.97亿to与其他铝矶土资 源丰富的我国相比，我们我国铝矶土 资源相对匮乏，现已探明可经济采用 的铝矶土储量静态保障年限仅有9 年。而目前我们我国已成为世界氧化 铝生产其次大国，铝矶土资源需求大 幅增长。我们我国国内铝矶土的特点 是局铝、局硅、低铁；铝硅比（A/S） 大都在47之间，矿石类型绝大局部 为一水硬铝石，这种矿石不能直接使 用拜耳法生产氧化铝，使得我们我国 以联合法生产氧化铝为主。为了进一 步降低氧化铝本钱，提

4、高国际竞争力， 国内多家氧化铝企业开头进口铝矶土 矿石采纳拜耳法生产氧化铝。而且， 近年来我们我国铝矶土矿石进口量呈 现连续快速增加之势，除了 2022年 有所下降之外对外依存度逐年提高， 2022年甚至已接近60%。我们我国铝 矶土进口主要来源是印尼和澳大利亚, 并有少量来自印度，依据2022年前 11个月的统计数据，我们我国将近 80%的铝矶土进口依靠印尼（百川资讯, 2022）正是由于我们我国铝土矿资源的 匮乏，从粉煤灰中提取氧化铝的制备 工艺越来越广泛的收到人们的关注。粉煤灰是无机煤在高温燃烧后所 残留的固体废弃物。有关资料显示，我 们我国的煤年总消耗量约11.06亿t, 到2022年

5、，我们我国粉煤灰的年总排 放量加上目前我们我国已有的20亿t 粉煤灰累积堆存量，总的堆存量将到达 30多亿t。粉煤灰中含有很多可回收采 用的元素,如Si, AL Fe等。假如能将 粉煤灰中的Al、Fe等提取出来,加以采 用,一方面，可以解决粉煤灰带来的占 用土地、污染环境等问题，缓解粉煤灰 废置给环境带来的负面影响，另一方面, 也可以使之成为一种廉价的再生资源。粉煤灰不仅可以作为一种珍贵的铝资源，在其他行业中同样有广泛的 应用。1粉煤灰的基本特征讨论说明，粉煤灰是一种高分散度 的固相集合体，其颗粒形态主要为非晶 质相的空心微珠、无定形的碳粒、不 规章的玻璃体及其它矿物碎屑。矿物 组合中除了一局

6、部未燃尽的细小碳粒 外，大局部是SiO2和AI2O3的固熔体， 另有Q-石英、方解石、钙长石、赤铁 矿、磁铁矿及莫来石，还有一些残留的 煤肝石等。这些矿物一般不以单体矿 物状态存在，通常以多相集合体形式消 失。2从粉煤灰中提取铝的工艺2.1直接酸浸法硫酸浸取法是以粉煤灰和硫酸为 原料，经细磨焙烧活化,用硫酸浸出硫 酸铝，结晶制备出硫酸铝结晶,再经煨 烧等过程而制备出氧化铝。讨论了硫 酸浸取法从粉煤灰中提取氧化铝，回收 率最高可达93.2%。最正确试验条件为： 在8590温度下溶出AI3七浸出时间 4090 min,硫酸铝溶液在110120浓 缩出硫酸铝晶体,然后在810C左右煨 烧 4. 0-

7、6. 0 h 而制得 a -AI2O3O以氟化镂作为助溶剂，采9.0mol/L 的浓硫酸直接浸取法制备氧化铝了,最 佳条件为:m(粉煤灰)/m(浓硫酸)=0. 5, 溶解2. 0 h,氟化钱用量为粉煤灰的8%, 然后沸腾下反响,过滤、纯化、燃烧，制J 得氧化铝。氧化铝的浸出率到达97. 36%O该工艺虽然具有较高的浸出率， 但由于采纳了用氟化物作为助溶剂对 环境造成肯定的污染，使得该方法的应用受到肯定的限制。 2.2燃烧-酸浸法粉煤灰中的SiO2和AI2O3是结合强 度较高的玻璃体,大局部AI2O3是以活 性很差的莫来石结构存在，采纳直接酸 浸法AI2O3很难有较高的浸出率，因此 必需对粉煤灰

8、进行活化处理,以提高 AI2O3的活性。通常主要有两种方式活 化粉煤灰中的AI2O3,一是采纳石灰,二是用纯碱与粉煤灰混合后,经过燃烧处 理,破坏粉煤灰中的莫来石结构，从而 使AI2O3得以活化再用酸浸出而制得 AI2O30.1石灰煨烧-酸浸法该方法通常采纳石灰或者石灰石 与粉煤灰混合后高温燃烧，使莫来石结 构得以破坏而使其活化,然后采纳酸浸 法使A用溶出到溶液中制得AI2O3。石 灰活化燃烧过程的反响式为： 7(3AI2O3-SiO2)+64CaO = 3(12CaO-7AI2O3)+14(2CaO-SiO2) 酸浸溶出过程的反响式为： 12CaO-7AI2O3+12Na2CO3+33H2O

9、 = 14NaAI(OH)4+12CaCO3纯碱煨烧-酸浸法该法是以纯碱代替石灰对粉煤灰 进行活化，煨烧活化过程的主要反响式 为：Na2cC)3 = Na2O+CO2 t Na2O+4SiO2 = Na2Si(Si3O9)NazO+ ALOeZNaAIO? 3Na2O+4SiO2+3AI2O3-SiO2 = 3Na2O-AI2O3-2SiO2 铝溶出过程的反响式为： NaAlO2+4H+ = AI3+Na+2H2O AF+3OH-=AI(OH)3 I 3粉煤灰在其他行业中的应用 3.1粉煤灰微量元素肥料粉煤灰微量元素肥料是一种肥效 长，易被植物汲取，见效快，易储存 的新型肥料。制法:将粉煤灰、

10、硼砂、闪锌矿、 软镒矿制成细粒状物，依据肯定比例 混合匀称入窑，在13001600高温下 锻烧成硅酸盐结晶微量元素块，而后 粉碎成粉状即成。本品易被植物汲取, 故肥效高，平安牢靠，用于谷物、豆、 麻、棉花、蔬菜、果树等作物，可增 产1050%,是很抱负的微量元素肥 料。采用粉煤灰制造磷肥国内首创粉煤灰磷肥获得胜利。 由中科院南京土壤所、安徽淮南田家 庵发电厂、淮南市农科所共同研制的 粉煤灰新型高温磷肥，通过了省级鉴 定，并获我国专利，目前这项成果获 得我国星火科技创造奖。这种高温磷 肥是采用电厂粉煤灰，采纳特殊工艺， 选用优质磷矿石和新型添加剂协作而 成。除含磷素外，还含有钾、硅、锌 等20多

11、种养分元素，肥效快，有效率 达9名以上。据专家们认为，这项成 果在国内尚属首创，为火力电厂综合 采用粉煤灰开拓了新的途径。采用粉煤灰制造含硅复合肥煤粉被充分燃烧后，在保持高温 状态下马上投入常温(不高于20)水 中使其完全非晶化，从而使煤灰中大 局部硅酸盐成为植物易汲取的可溶性 硅酸质肥料。该肥料对于稻科植物特 殊是对于增加水稻的硅化细胞增大其 耐病虫害、倒伏等力量有着重要的生 理作用，同时粉煤灰中还含有不同量 的硼、铝、镒等多种植物生育必需元 素，因此它实质上是一种高效复合肥 料。除此之外粉煤灰还是优良的土壤 改良剂，能使农药(有机物)无机化，促 进农药分解，有助于细菌增殖，从而 使作物难以

12、汲取。我们我国天津、北 京吉林等地，经过大面积使用证明， 施用粉煤灰的土地，有较好的增产效 果，每亩施粉煤灰0.51.5吨，水稻、 小麦、玉米、高粱约增产510%;大白 菜、土豆、茄子等蔬菜作物可增产10 35%o采用粉煤灰生产复合絮凝剂四川乐山东风电机厂推出一种用 粉煤灰作原料生产复合絮凝剂的新工 艺。该工艺以特定的物理和化学方法 将含于粉煤灰中的有效元素置换出来, 再用添加剂和氢氧化钠进行重聚合， 使聚合度近于极限。溶液呈黄褐色或 灰褐色，也可经干燥后制成固态产品。 该絮凝剂效果优良，用于水处理具有 用药量少、本钱低、净化快速、水质 好、脱色力量较强等优点。粉煤灰在建筑业上的新应用甘肃开发

13、粉煤灰在建筑业上应用 的新技术，干排粉煤灰直接使用，不 需要磨细，大掺量，在灰土地基中掺 粉煤灰取代大局部石灰。据测算，粉 煤灰土可节省石灰149-177kg/m3,降 低本钱57元/m,;粉煤灰水泥砂浆 可节省水泥70%以上;200号混凝土可 节省水泥70-80kg/m3o粉煤灰综合采用生产岩棉纤维保定新型电力岩棉厂生产的产品, 即节省了耕地，解决了污染，又为粉 煤灰的综合采用开创了一条新路。该 厂产品一岩棉纤维制品在河北省第五 届技术交易会上获得金奖。经有关部 门报告，该项讨论成果为国内首创。 新型粉煤灰岩棉是以粉煤灰为主要原 料研制而成的岩棉纤维，它具有保温、 吸音、不蛀、不腐等优良性能，可用 于工业保温、隔热和建筑等领域。经 能源部电力建设讨论所测试该厂产品, 四项主要指标部全到达了优质标准， 从而赢得了保温材料的管理部门和用 户的信认。目前，该厂定货己超饱和。 这个仅有64人的小厂年产值到达515