中國(guó)粉體網(wǎng)訊  粉煤灰是在燃煤發(fā)電、供熱取暖、金屬冶煉以及其他使用燃煤行業(yè)中燃煤過(guò)程產(chǎn)生的細(xì)微固體顆粒物，是我國(guó)主要工業(yè)固廢之一，早在2020 年底，我國(guó)粉煤灰的年產(chǎn)量便達(dá)到9億 t，累計(jì)堆積量突破到30億t。

粉煤灰中含有大量的氧化鋁，尚未得到有效的利用，因此，從粉煤灰中提取氧化鋁不僅可以減輕環(huán)境污染，也可以解決我國(guó)鋁土礦資源短缺的問(wèn)題。

圖片來(lái)源：人民網(wǎng)

1920年美國(guó)發(fā)現(xiàn)粉煤灰中氧化物具有火山灰特性，開(kāi)始粉煤灰的綜合利用研究，1978年希臘雅典國(guó)家技術(shù)大學(xué)研發(fā)了一種用氫氟酸浸溶粉煤灰提取氧化鋁的新技術(shù)，1980年美國(guó)橡樹(shù)山國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用直接酸溶法從粉煤灰中回收氧化鋁，1982年加拿大用高溫氯化法從粉煤灰中回收氧化鋁，日本化學(xué)技術(shù)研究院1990年研發(fā)了一種用HF和鹽酸的混合酸為溶劑的新的直接酸浸工藝。我國(guó)對(duì)粉煤灰提取氧化鋁的研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代，到現(xiàn)在已有三四十年，已形成堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法等多種方法。

酸法工藝

基于粉煤灰中的二氧化硅幾乎不溶于酸的特性，一系列的酸被用作浸出劑，如硫酸、鹽酸、硝酸等。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。

酸法工藝流程

酸法提取氧化鋁的工藝流程如上圖所示，首先使用無(wú)機(jī)酸（硫酸、鹽酸、硝酸）處理粉煤灰中含鋁物質(zhì)且不與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，使之成為酸性的鋁鹽溶液，進(jìn)而分離硅渣與鋁鹽溶液，然后通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶和煅燒得到氧化鋁。雖然流程短，溫度低，但由于粉煤灰中的Al₂O₃主要以莫來(lái)石相（Al₆Si₂O₁₃）形式存在，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以活化，不易反應(yīng)，使得酸浸提取困難。為了克服這一弊端，企業(yè)往往需要耗費(fèi)大量時(shí)間和成本。

堿法工藝

堿法提取氧化鋁的工藝流程如下圖所示，在1300～1400℃的燒結(jié)過(guò)程中，加入定量的石灰，活化莫來(lái)石相以及其他的硅酸鹽，然后添加碳酸鈉溶出，進(jìn)而提高浸取率。燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)品自崩解，降低能耗，使得該法可成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

堿法工藝流程

堿法主要分為堿石灰燒結(jié)法和預(yù)脫硅石灰石燒結(jié)法。堿石灰燒結(jié)法工藝便捷，適于大規(guī)模生產(chǎn)，但是每生產(chǎn)1t的Al₂O₃會(huì)帶來(lái)8～10t的CaSiO₃殘?jiān)�，不僅浪費(fèi)資源，也會(huì)污染環(huán)境，固廢處理壓力極大；而預(yù)脫硅石灰石燒結(jié)法雖然提高了硅的利用率，減少了水泥的產(chǎn)出，生產(chǎn)的氧化鋁符合工業(yè)級(jí)，但是仍然會(huì)產(chǎn)生大量CaSiO₃渣。二氧化硅在浸出過(guò)程中不可避免地溶解了2～3wt%（以氧化鋁為基準(zhǔn)），降低了氧化鋁的產(chǎn)率。因此，應(yīng)避免燒結(jié)法存在的能耗高、投資大的問(wèn)題，減少甚至消除CaSiO₃渣，處理好粉煤灰中的二氧化硅資源，將進(jìn)一步拓寬對(duì)粉煤灰的深層次利用，衍生相關(guān)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)而促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

酸堿聯(lián)合法

酸堿聯(lián)合法是一種利用Na₂CO₃和粉煤灰混合燒結(jié)的方法，通過(guò)分解粉煤灰中的莫來(lái)石和鋁硅酸鹽來(lái)提高其活性。該方法中，熟料經(jīng)稀酸溶解浸出后，生成的AlCl₃或Al₂(SO₄)₃溶液經(jīng)過(guò)除雜處理后與NaOH中和，形成Al(OH)₃沉淀，再通過(guò)煅燒得到Al₂O₃產(chǎn)品。

酸堿聯(lián)合法結(jié)合了堿法和酸法的優(yōu)點(diǎn)，可以得到高純度和高提取率的氧化鋁，且該工藝耗能低。不過(guò)，該工藝操作流程相對(duì)較復(fù)雜，大量消耗酸堿試劑，且碳酸鈉難以回收，造成了二次污染。目前，酸堿聯(lián)合法仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

小結(jié)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)鋁土資源的需求與資源儲(chǔ)量的矛盾日益顯著，從高鋁粉煤灰中提取Al₂O₃已經(jīng)成為緩解供需矛盾的有效措施。尤其在高鋁粉煤灰制備高端氧化鋁實(shí)現(xiàn)高值化應(yīng)用方面具有重要意義。

9月27日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇·揚(yáng)州舉辦2024全國(guó)高純氧化鋁粉體制備技術(shù)及應(yīng)用交流大會(huì)。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)吳玉勝教授將蒞臨大會(huì)并作題為《氫氨法制備高純氧化鋁及其應(yīng)用》的報(bào)告，吳玉勝教授將在報(bào)告中介紹硫酸氫氨溶液濕法浸出高鋁粉煤灰制備前驅(qū)體硫酸鋁銨的工藝方法和工藝參數(shù)，硫酸鋁銨在添加劑存在的條件下純化過(guò)程；同時(shí)介紹以純化后的硫酸鋁銨直接焙燒獲得氧化鋁產(chǎn)品為原料，制備透明陶瓷的工藝條件及其性能，進(jìn)而對(duì)以純化硫酸鋁銨直接形成溶液采用沉淀法制備介孔氧化鋁的工藝條件進(jìn)行介紹；整體對(duì)硫酸氫氨溶液浸出高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁的可行性加以分析。

參考來(lái)源：

[1]于波等.粉煤灰提取氧化鋁的資源化利用

[2]馮葉等.粉煤灰提取氧化鋁工藝的研究進(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]張宇娟等.高鋁粉煤灰提取氧化鋁工藝研究進(jìn)展

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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