粉煤灰回收氧化铝工艺研究现状及进展

侯慧耀 陈永强 马保中 邵 爽 王成彦

(1.北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 100083；2.稀贵金属绿色回收与提取北京市重点实验室，北京 100083)

粉煤灰主要是发电厂煤炭燃烧产生的残余颗粒物[1]。据统计，2017年我国粉煤灰排放量约为6.86亿t，2019年为7.48亿t[2]。尽管我国的能源结构在发生变化，但煤炭消费仍然是最大的，在未来几年内，排放的粉煤灰量将会持续增加。粉煤灰的处置已正成为一个备受关注的问题，因为不当的处理会给环境带来负面影响。目前，粉煤灰主要被应用在制备陶瓷、水泥、吸附剂等领域[3]，其价值尚未得到全部开发。山西和内蒙古地区排放的高铝粉煤灰中的氧化铝含量高达40%～50%，与传统铝土矿中的铝含量接近，且产量大，年产量约为5 000万t[4]，所以可以把高铝粉煤灰当成一种可替代铝土矿的重要非传统资源加以利用，从而降低我国对国外优质铝土矿的依赖度[5]。因此，从粉煤灰中提取Al2O3对固体废弃物的处理利用和开发新的铝源具有重要意义。

1 粉煤灰的化学组成及基本性质

1.1 粉煤灰的化学组成

粉煤灰中含有铝、铁、硅、钙等常量元素及镓、锗等微量元素[6]，由石英、玻璃体、莫来石及残碳等组成[7]。粉煤灰的化学成分与所燃烧的煤的来源、煤的类型和均匀性、燃煤电厂的运行参数以及分离粉煤灰所采用的收集方法等有关。如中煤平朔矿区所产生的粉煤灰中Al2O3含量约为40%[8]，而河南某公司所产生的粉煤灰中Al2O3含量仅有17%左右[9]。根据粉煤灰的成分特点，通常将其分为F级灰和C级灰，若粉煤灰中的SiO2+A12O3+Fe2O3>70%，为F级，若SiO2+A12O3+Fe2O3>50%，为C级。以山……