2.粉煤灰生物制取铝硅钛原料的研究研究报告

粉煤灰生物制取铝硅钛原料的研究

（XX大学淮南）

摘要：上世纪80年代以来煤炭在我国能源生产与消费中的比例一直在75%左右，因此.粉煤灰的排放量也随着经济社会的不断发展与日俱增，对环境产生严重的影响，且高附加值利用严重不足。本课题采用对环境友好的生物方法，研究影响混

合菌株发酵过程对粉煤灰中硅酸盐、Fe

2O

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脱除效果的因素；同时研究混合菌株脱

硅除铁的工艺条件，得到最优的工艺参数。

实验首先粉煤灰进行预处理，然后分别利用筛选出的硅酸盐细菌、黑曲霉分对粉煤灰单独进行脱硅和除铁效果研究，分析其影响浸出效果的因素。在这基础上，对两种菌株进行混合训化培养，通过正交试验，寻求相关因素对于混合菌株脱硅除铁的影响的主次和最佳的工艺参数。最后对产物进行电解验证实验，得到了基本符合要求的铝硅钛合金原料。

利用微生物对粉煤灰进行处理，在国内尚未见有文献报道。本研究为我国粉煤灰的高附加值利用提供新思路，为我国生物化工技术的发展作出积极尝试。

关键词：粉煤灰生物方法细菌发酵脱硅除铁混合菌株

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The Huainan coal ash Biological Preparation of

Al-Si -Tiraw materials

Xun mang su , Yang xiaokang , Qin jinbin

(An Hui University Of Science & Technology , Huai Nan , 232001) Abstract:Ash emissions in China are increasing with the continuous economic and social development, have a serious impact on the environment, and high value-added severe underutilization. This topic environmentally friendly biological methods to study the impact of mixed fermentation process silicate fly ash, Fe2O3 removal of the effect of the factors; and study co bacteria desiliconizing addition to the iron process conditions, the optimal process parameters .

First, fly ash pretreatment, and then were screened silicate bacteria, Aspergillus niger points off silicon and iron effect study, analysis of the factors affecting the leaching effect of fly ash alone. On this basis, the training mixed culture of the two strains, seek relevant factors for the hybrid strain desiliconizing In addition to primary and secondary iron impact and the best process parameters by orthogonal experiment. Finally, the product of the electrolytic verification experiment, basically meet the requirements of Al-Si-titanium alloy.

The use of microbial treatment of fly ash in the country has not been reported in the literature. This study is of high value-added use of fly ash to provide new ideas, try to make a positive post on the development of China's bio-chemical technology.

key words：fly ash，Al-Si-Ti oxide，activation，impurity removal

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5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 能源巨头热捧制铝企业遇冷“粉煤灰 变铝”的冷与热 对于高铝粉煤灰提取氧化铝的技术，业界反应不一 财经国家周刊报道向来以“最大固体废弃物”、粉尘污染等面目示人的粉煤灰，正成为热捧的新“矿藏”。 3月下旬，内蒙古托克托电厂西侧公路附近的厂房内，崭新的碳分母液槽等设备阳光下熠熠生辉。这是大唐集团投资33亿元、年产20万吨的“我国首个大型粉煤灰提取氧化铝项目”。记者看到，厂房、办公楼均已经竣工，投入使用。 此前，内蒙古新闻网消息称“蒙西煤田有望成为我国最大铝土矿”，“大唐国际与清华自主研发的高铝粉煤灰提取氧化铝技术，已进入工业化实施阶段。” 今年2月21日，国家发改委亦发布了《关于进一步加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》(下称《意见》)。发改委表示，积极开发“高铝粉煤灰”中的铝资源，对“增加国内铝资源供给、保障铝产业安全”，意义重大。 “出台《意见》，主要是看中了高铝粉煤灰的战略意义。”国家发改委产业协调司冶金处一位官员告诉《财经国家周刊》，“我们做过测算，大唐20万吨示范线的成本，已经控制在了一个合理水平，正在逐步接近拜耳法(生产氧化铝的主流技术方法)的成本。” 对于高铝粉煤灰提取氧化铝技术，业界反应不一：大唐、华电、神华、中煤等能源巨头，纷纷投向这一领域；而以中铝为代表的专业巨头却按兵不动。 绿色火苗 《财经国家周刊》从内蒙古自治区了解到，大唐集团的“粉煤灰变铝”项目肇始于2003年，已经“潜伏”8年。 中国每年消耗电煤17亿吨，产生粉煤灰4亿吨。这种由无数微小球体组成的固体废弃物，含有多种有害成分，堆存成本高昂，粉尘污染严重。 国内普遍的做法是将粉煤灰制成建材循环使用，但相对其巨大的排放量，消耗量极其有限。 作为提供京城1/4电力、亚洲最大的火电企业，大唐托克托电厂也深为堆积如山的煤灰烦恼。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 高铝粉煤灰综合利用原因浅探 凡是以煤炭作为能源直接燃烧的过程，都会产生粉煤灰。在火力发电厂， 煤粉在高温燃烧的过程中，其中的碳、硫、磷、氮等挥发分大多以气体的形式 排入大气，无机矿物中的绝大部分经熔融、聚合而形成粉煤灰粒子，随烟气进 入收尘设备被收集为粉煤灰。粉煤灰一般占电厂灰渣总量的80% ～90%。近年来，一种叫做高铝粉煤灰的粉煤灰引起注意。这种粉煤灰中的 A12O3+SiO2+ Fe2O3≥80%，其特点是含A12O3 高，一般≥38% ，高者甚至超过50% ，相当于国外三水铝石矿的A12O3 含量。这种粉煤灰主要产于我国山西省的中北部和内蒙的广大地区。山西朔州和内蒙地区的粉煤灰中 A12O3 含量明显高于国内平均值，也大大高于世界其它地区。这些地区的煤炭 中含有丰富的A12O3。上述地区的煤炭资源储量极为丰富，又是火电厂集中的 地区，每年可产出大量的高铝粉煤灰，且产量逐年递增。中国是铝土矿消耗大国，随着国内铝土矿资源的快速枯竭，高铝粉煤灰的回收利用得到越来越多人 的关注。充分利用好这个储量巨大、有着良好的远景预期的重要资源，将高铝 粉煤灰用作是铝土矿的重要替代品，前景可观，意义重大。 铝土矿一般指的是A12O3≥40%的含铝矿物。单从A12O3 含量一项来看，高铝粉煤灰已经完全具备了铝土矿的特征。但是，高铝粉煤灰中含有比铝 土矿要高得多的硅。因此，高铝粉煤灰要成为真正意义上的铝土矿替代资源， 就必须首先尽可能脱除其中的SiO2。 沈阳铝镁设计研究院提出了一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其步骤 如下: 将粉煤灰与硫酸铵混合，磨制成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化铝 重量比 4.5 ～8 ∶1; 将生料加热至230～600℃，烧成时间控制在0.5～5h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气; 烧成的熟料用热水溶出，溶出时间0.1～

能源巨头热捧制铝企业遇冷“粉煤灰 变铝”的冷与热 对于高铝粉煤灰提取氧化铝的技术，业界反应不一 财经国家周刊报道向来以“最大固体废弃物”、粉尘污染等面目示人的粉煤灰，正成为热捧的新“矿藏”。 3月下旬，内蒙古托克托电厂西侧公路附近的厂房内，崭新的碳分母液槽等设备阳光下熠熠生辉。这是大唐集团投资33亿元、年产20万吨的“我国首个大型粉煤灰提取氧化铝项目”。记者看到，厂房、办公楼均已经竣工，投入使用。 此前，内蒙古新闻网消息称“蒙西煤田有望成为我国最大铝土矿”，“大唐国际与清华自主研发的高铝粉煤灰提取氧化铝技术，已进入工业化实施阶段。” 今年2月21日，国家发改委亦发布了《关于进一步加强高铝粉煤灰资源开发利用的指导意见》(下称《意见》)。发改委表示，积极开发“高铝粉煤灰”中的铝资源，对“增加国内铝资源供给、保障铝产业安全”，意义重大。 “出台《意见》，主要是看中了高铝粉煤灰的战略意义。”国家发改委产业协调司冶金处一位官员告诉《财经国家周刊》，“我们做过测算，大唐20万吨示范线的成本，已经控制在了一个合理水平，正在逐步接近拜耳法(生产氧化铝的主流技术方法)的成本。” 对于高铝粉煤灰提取氧化铝技术，业界反应不一：大唐、华电、神华、中煤等能源巨头，纷纷投向这一领域；而以中铝为代表的专业巨头却按兵不动。 绿色火苗 《财经国家周刊》从内蒙古自治区了解到，大唐集团的“粉煤灰变铝”项目肇始于2003年，已经“潜伏”8年。 中国每年消耗电煤17亿吨，产生粉煤灰4亿吨。这种由无数微小球体组成的固体废弃物，含有多种有害成分，堆存成本高昂，粉尘污染严重。 国内普遍的做法是将粉煤灰制成建材循环使用，但相对其巨大的排放量，消耗量极其有限。 作为提供京城1/4电力、亚洲最大的火电企业，大唐托克托电厂也深为堆积如山的煤灰烦恼。 清华大学博士后孙俊民，一直致力于研究“燃煤细颗粒形成与污控技术”。2003年，孙俊民在托克托电厂参与锅炉烟气除尘净化工程，突然发现电厂烟囱喷出的火苗呈绿色，其据此断定，该电厂的粉煤灰一定富含氧化铝。

第一章总论 1.1概述 项目名称：年产2.8万吨粉煤灰提取硅铝合金、硅铝钡合金项目 1.2编制依据 三门峡工业园和周边地区粉煤灰资源及利用情况； 清华大学粉煤灰提取硅铝合金、硅铝钡合金专利技术资料； 内蒙古托克托电厂粉煤灰提取硅铝合金、硅铝钡合金项目资料； 三门峡铝工业十一五规划； 硅铝合金、硅铝钡合金市场供需状况。 1.3编制原则 本着统一规划，分步实施，安全可靠，选择经济合理、技术先进、效益良好的工程设计方案； 坚持“统筹兼顾、近远结合、分步实施”的方针； 对工程设计方案进行多目标综合评价，选出最佳方案； 采用适合本地区的技术选、安全可靠、高效节能，因地制宜采用现代化手段，生产设施尽量采用自动控制系统，逐步实现科学管理。改善劳动条件，提高管理水平，降低运行成本，充分发挥经济效益和社会效益。

项目的目标应符合国家有关标准和地方规划以及产业要求，工程设计执行国家规范和标准。 根据财力、物力科学的安排工程进度。设计本着先进、适用、经济的原则，在可能的条件下尽量采用先进技术和设备。 报告从客观实际出发，在调查研究的基础上，对产品的市场需求、工艺技术方案、厂区布局、技术经济及投资估算等问题作出客观评价。 本着“三同时”原则，在设计生产装臵的同时，按照国家有关标准考虑环境保护和职业安全卫生。 编制中遵循国家防火、安全、劳动保护及其它有关规定和规范。 1.4项目基本情况 粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿，方解石，石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在48％左右，氧化铝含量在27％左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。硅铝合金是铝和硅铁的中间合金，它已代替纯铝和硅铁作为炼钢的终脱胎换骨氧剂，由于硅铝合金的密度，熔点都有比纯铝高，同时，硅铝铁又能降低铝的氧化压，故做炼钢终脱氧剂，可提高铝的回收率。硅铝合金具有强度高、耐热耐磨性能好、热膨胀系数小、铸造性能好等

利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙技术成果 内蒙古大唐国际再生资源开有有限公司 张战军 摘要: 高铝粉煤灰是近些年来随着我国西部煤炭资源的开发以及大型火力发电厂的建设，出现在内蒙中西部地区的一种新的粉煤灰类型，其Al2O3含量通常可达50%左右，相当于我国中低品位铝土矿中Al2O3的含量。初步统计，2008年，该地区高铝粉煤灰排放量在1300万吨以上。近些年,随着我国铝土矿资源的日益短缺，利用高铝粉煤灰生产氧化铝越来越引起人们的重视。 为了利用这种宝贵的再生资源，大唐国际与清华同方于2004年2月开始进行正式合作，着手进行高铝粉煤灰提取氧化铝的技术开发及其产业化，2007年8月8日，双方的合资公司-内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司正式成立，该公司的一期项目就是利用托克托电厂高铝粉煤灰年产14万吨铝硅钛合金，该项目的核心技术就是利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙成套技术。 本文首先介绍粉煤灰综合利用的项目背景，然后介绍粉煤灰提取氧化铝的一些主要技术进展，最后着重介绍五年以来我公司在高铝粉煤灰综合利用方面所取得的技术成就、该项技术的实施范围和实施条件以及项目历程和最新进展情况。 关键词: 高铝粉煤灰氧化铝活性硅酸钙预脱硅碱石灰烧结法 一项目背景 （一）内蒙古煤铝共生资源及开发利用情况及高铝粉煤灰的产生 内蒙古中西部地区由于特殊的地质背景，在晚古生代煤层及夹矸中赋存大量一水软铝石和高岭石等富铝矿物（图1, 图中的浅色物质均为富铝矿物），形成煤铝共生矿产资源。这些煤种在火力发电厂燃烧后形成的粉煤灰中氧化铝含量高达50%，相当于我国中级品位铝土矿中氧化铝的含量，是非常宝贵的再生含铝矿物资源。

粉煤灰中有价元素的提取 湖南有色金属 HUNANN0NFERR0USMETALS 第22卷第5期 2006年l0月 ? 环保? 粉煤灰中有价元素的提取 童军武,孙培梅,徐红艳 (中国矿业大学,北京100083) 摘要:粉煤灰的综合利用是目前我国煤炭工业的一件大事,而从粉煤灰中提取有价元素是提高粉 煤灰综合利用价值的重要途径之一.文章对其回收方法进行了咩细的综述,发现虽然在这方面也 进行了大量的工作,但大都处于实验研究阶段,实现产业化的不多.因此,加强从粉煤灰中提取有 价元素的研究,并有效地实现产业化是每个科学技术工作者的重要任务. 关键词:粉煤灰;有价元素;提取 中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1003—5540(2006)05—0046—05 我国作为煤炭生产和消耗大国,粉煤灰的产生 排放量也相当惊人.据统计,2000年以来,每年粉煤 灰的排放量在1.6亿t以上.随着电力工业的发展, 排放量还会进一步增大.粉煤灰的大量排放和贮存 需要占用大量的耕地,同时造成对环境的污染.我 国每年不仅要浪费大量的水资源来冲灰,也浪费大 量的土地资源作为贮灰场,对我们这个水资源缺乏,

可耕地人均占有率很低的国家来说,如何做好粉煤 灰的利用和处置确实是一个十分重要的问题. 对粉煤灰的综合利用,国内外进行过大量的工 作,目前主要用于建筑材料和筑路,从总体上来说, 属于一种低附加值的粗放式利用. 粉煤灰中含有大量有价元素,如铝,硅,铁,钙 等,同时还含有微量的稀有元素.从粉煤灰中提取 有价元素,特别是含量较大的铝和硅以及价值高的 稀有元素,使其作为一种资源加以利用,是提高粉煤 灰综合利用价值的有效途径. 1粉煤灰中的主要元素及存在形态 粉煤灰的化学成分以硅,铝,钙,钾,镁,钠等的 氧化物为主,同时还含有少量未燃尽的碳.但由于 煤的种类不同,所用锅炉类型以及煤在锅炉内燃烧 情况不同,所产生的粉煤灰的化学成分往往差异很 大,我国粉煤灰化学成分的一般变化范围列于表1. 表1粉煤灰的化学成分l,% 从表1可以看出,粉煤灰的主要成分为A1,O 和SiO2.A12O3含量一般为l6.5%～35.4%,SiO2 含量一般为33.9%～59.7%,同时含有少量的稀有 元素,如钛,镓,锗等.粉煤灰中铝,硅的存在形态主 要为莫来石(3A1203?2SiO2)和石英(SiO2),铁主要以 磁铁矿,赤铁矿形态存在,同时还有少量的方解石, 金红石,钙长石等,烧失量一般为未燃尽的碳. 为了从粉煤灰中提取有价元素,不少专家和学 者进行了研究工作.主要是从粉煤灰中提取氧化铝 作者简介:童军武(1981一),男,在渎硕士研究生.主要从事固体废弃物有价金属综合利用的研究与开发工作. 以及其他含铝化合物,提取二氧化硅及其他含硅化

国家标准《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》 （征求意见稿） 编制说明 一、任务来源 根据“典型产业链资源循环利用关键技术标准研究”（2016年度国家重点研究计划“国家质量基础（NQI）的共性技术研究与应用”重点专项，项目编号：2016YFF0201602）支撑，中国标准化研究院、内蒙古自治区标准化院、山东省标准化研究院、中国循环经济协会共同参与《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》国家标准的起草编制工作。同时，《循环链接技术规范高铝粉煤灰提取氧化铝》标准被列入国家标准化管理委员会《2018年国家标准制修订计划》，项目编号为20182141-T-469，技术归口单位为全国产品回收利用基础与管理标准化技术委员会。 二、起草目的及意义 （一）我国铝土矿资源储量现状 我国目前铝土矿资源短缺。截止2016年底，我国查明铝土矿资源储量（矿石）为48.52亿t， 2010-2015年，中国铝土矿资源开采量很大。我国铝土矿储量占世界铝土矿储量不足3%，但矿上产量占世界的比例却高达15%以上，位列世界第2位，采储比在全球属于最高水平，铝土矿资源过度开采情况严重，这将导致后续急需大规模供应的能力不断削减。按目前储量8.3亿t、矿山年产量0.48亿t/年计算，中国铝土矿资源静态保障年限近为17年，保障程度有限，属

铝土矿资源短缺国家。 （二）高铝粉煤灰的资源特性 粉煤灰的化学成分是粉煤灰品质评价和分级的主要依据之一。我国常规粉煤灰中Al2O3的波动范围16.5%-35.4%，平均值27.1%。在我国铝土矿等级划分中，Al2O3含量达40%即归入三级铝土矿。因此，粉煤灰中Al2O3含量高于40%既是高铝粉煤灰，是一种宝贵的再生含铝矿物资源。另外，托电高铝粉煤灰中镓的含量为80ppm-108ppm，达到了工业品位。 高铝粉煤灰的成分主要来自煤中的高岭石和勃姆石等矿物，在锅炉高温热动力学条件下，这些矿物经过分解、烧结、熔融及冷凝等物流化学过程。高岭石脱水分解为二氧化硅及氧化铝，伴随着受热温度不断升高，分解后的二氧化硅和氧化铝发生进一步反应生成莫来石和非晶态氧化硅；勃姆石受热脱水形成刚玉，显微镜下可见针状莫来石微晶和短柱状刚玉微晶。由于勃姆石这些矿物质点并没有完全熔融为铝硅酸盐溶体和高岭石的熔点较高，以及煤粉颗粒在高温区滞留的时间很短，大部分颗粒仅部分熔融，且粘度较大，因而不能像常规飞灰那样，由于溶体表明张力的作用形成大量玻璃微珠，而是以近球形和其它不规则颗粒为主，矿物颗粒粒径的减小使得形成高温溶体的比例增加，球形颗粒也相应增多。 由高铝粉煤灰的XRD图谱（图1）看出，其结晶相为莫来石和刚玉，非晶态隆起区的中心位于22°左右，这与鳞石英和方石英朱峰的2θ角位置相温和，所以该粉煤灰玻璃相应以非晶态SiO2为主。

关于加强大唐托克托电厂高铝粉煤灰深度开发利用的探索 随着内蒙古火力发电厂装机容量规模的不断扩大，发电厂燃煤副产品粉煤灰的排放量急剧增长。由于粉煤灰的不断产出，既占地、又污染环境，而且不便于资源再利用。通过对粉煤灰基本组分和性能进行分析。重点介绍了适应粉煤灰综合利用的发展方向及粉煤灰深度开发利用的经济价值和社会价值。同时，结合大唐集团旗下的托克托发电厂电力产业的不断壮大，粉煤灰产生量随之不断增加，本论文探索了深度开发利用粉煤灰的有效途径，有利于资源再利用，实现循环经济。此外，也应加强相关领域的立法引导作用。 标签：粉煤灰；高铝；深度利用；探索 1 前言 随着火电装机容量从2002年开始爆炸式增长，中国的粉煤灰排放量在过去8年间增加了2.5倍，是中国工业固体废物的最大单一排放源。2009 年，中国粉煤灰的产量达到了3.75 亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多；其体积可达到4.24 亿立方米，相当于每天填满1个水立方[2]。作为煤炭能源大省的内蒙古自治区，粉煤灰产出已经占到了固体废弃物的50%以上，仅首府城市呼和浩特及近郊的火力发电总装机容量已经达到了770万千瓦，而且大唐国际托克托电厂2×60万千瓦增容机组项目已经启动，预计2年后，仅呼和浩特市区的火电总装机容量将接近900万千瓦，年产出粉煤灰620万吨以上，粉煤灰的深度开发利用刻不容缓。 2 粉煤灰目前的利用现状 内蒙古托克托工业区建设的高铝粉煤灰提取氧化铝多联产技术示范工程。该技术工艺研发与示范被纳入“十一五”国家科技支撑计划“高铝粉煤灰提取氧化铝多联产工艺技术优化与产业示范”项目支持，主要是针对内蒙古中西部煤电资源基地大量高铝粉煤灰处置与资源利用产业化技术需求，开发高铝粉煤灰无害处置与多组分资源协同利用的产业化工艺技术体系，凝炼西部资源基地煤炭-电力-有色金属-建材循环经济发展模式，提高铝资源战略储备技术保障能力。 内蒙古中西部和山西北部等地区的部分煤炭中赋含铝矿物，发电后的粉煤灰中氧化铝含量达40%-50%，具有较高经济开发价值。大唐国际年提取氧化铝20万吨的项目证实该了项技术的可行性；内蒙古每1亿吨的富铝煤炭资源将能生产氧化铝1200万吨。积极开拓高铝粉煤灰生产氧化铝，将使资源价值最大化，对于增加国内铝资源供给，发展循环经济，促进区域经济发展具有重要意义。[3] 目前，为推动内蒙古中西部地区高铝粉煤灰处置与铝资源利用，该技术示范工艺在优化和完善后，将具有较大推广潜力。“十二五”期间，科技部将实施专项科技工程，加大对废物循环利用和清洁生产研发的支持，大宗工业废物、城市与工业生物质废物等循环利用创新链，引导和支撑循环经济发展。[4]

粉煤灰性能 1. 概述 1.1的产生 粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细颗粒粉末，是工业“三废”之一。锅炉在操作时，煤粉与高速气流混合在一起，喷入炉膛的燃烧带中，使煤粉颗粒里的有机物质得到充分的燃烧，但燃烧的完全程度取决于锅炉的效率和操作的水平，炉膛温度一般是很难测准的，运行良好的现代化电厂的煤粉炉炉膛最高温度可能达到或超过1600℃，足以使灰分中除了少量石英(细粒的结晶)以外的所有矿物全部熔融。可是多数旧电厂锅炉的实际燃烧温度要比上述温度低得多，在较低的温度下，只能熔融一小部分的无机物质，而且炉膛温度并不是十分均匀的，因此即使在同一锅炉中，粉煤灰烧成的条件也不相同，更不必说不同的锅炉了。在燃烧过程中，煤炭中的无机杂质也发生了一系列的反应和变化，包括达到不同的温度时，含水的矿物如粘土、石膏等一一脱水，碳酸盐中二氧化碳与硫化物中三氧化硫的排出，还有碱在高温下也要挥发，其中较细的粒子随气流掠过燃烧区，立即熔融，到了炉膛外面，受到骤冷，就将熔融时由于表面张力作用形成的圆珠形态保持下来，成为玻璃微珠，煤粉粒子越细，越容易成球。其中有些熔融的微珠内部，截留了炉内气体，形成了空心微珠。另有一些微珠，团聚在一起或粘连在一起，就形成鱼卵状的复珠(即子母珠)和粘连体，也有一些来不及完全变成液态的粗灰，结果变成了渣状的多孔玻璃体(海绵状玻璃)。在冷却过程中也有一些冷却比较缓慢而再结晶的矿物以及在颗粒表面上生成的结晶矿物、化合物和独自存在的未熔融石英等矿物。从煤块磨成煤粉，把原来团聚的矿物磨粹，因此每一颗煤粉粒子的矿物成分也是不同的，燃烧以后，每一粒粉煤灰的成分当然也不可能相同，所以粉煤灰化学成分分析也只能是表示粉煤灰中各种颗粒混合物的化学成分平均值。1.2 粉煤灰的物理性质 粉煤灰的比重在1.95～2.36之间，松干密度在450 kg/m3～700kg/m3范围内，比表面积在220 kg/m3～588 kg/m3之间。由于粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性，在松散状态下具有良好的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。粉煤灰在外荷载作用下具有一定的压缩性，同比粘性土其压缩变形要小的多。粉煤灰的毛细现象十分强烈，其毛细水的上升高度与压实度有着密切关系。 粉煤灰是一种高度分散的微细颗粒集合体，主要由氧化硅玻璃球组成，根据颗粒形状可分为球形颗粒与不规则颗粒。球形颗粒又可分为低铁质玻璃微珠与高铁质玻璃微珠，若据其在水中沉降性能的差异，则可分出飘珠、轻珠和沉珠；不规则颗粒包括多孔状玻璃体、多孔碳粒以及其他碎屑和复合颗粒。 通常用扫描电镜来观察粉煤灰的颗粒形貌。扫描电镜可以观察到粉煤灰的绝大部分粒径范围，可以从1μm到400μm。通过电镜可以观察到，小颗粒粉煤灰表面为表面光滑的球形颗粒，较大颗粒的粉煤灰(＞250μm)形状则不规则。图1是一组粉煤灰颗粒形貌的电镜照片，(a)为低钙粉煤灰，(b)为高钙粉煤灰，比较之下，高钙粉煤灰的颗粒表面粘附有很多微粒，而低钙粉煤灰的表面则显得比较光滑。图1 粉煤灰的颗粒形貌扫描电镜图片 1.3 粉煤灰的化学成分与矿物组成 粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主，另外有少量黄铁矿、方解石、石英等矿物。因此粉煤灰化学成份以二氧化硅和三氧化二铝为主(氧化硅含量在48%左右，氧化铝含量在27%左右)，其它成分为三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、三氧化硫及未燃尽有机质(烧失量)。不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。

煤炭能源 56 2017年2月04 煤炭能源 论从粉煤灰中提取氧化铝的研究现状 钟利丹 内蒙古自治区石油化工监督检验研究院，内蒙古 呼和浩特 010010 摘要：本文从粉煤灰综合利用情况和铝土矿资源短缺两方面分析了粉煤灰提取氧化铝的必要性，并对近几年国内外提取粉煤灰中氧化铝的工艺进行了剖析，总结了各种方法的不足，展望了粉煤灰中提取氧化铝工艺发展趋势，以期促进粉煤灰中氧化铝的提取和提取工艺发展方向的转变。 关键词：粉煤灰；氧化铝；提取工艺 中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2017)02-0056-01 1 引言 随着我国燃煤发电量的不断增长，作为燃煤电厂主要废弃物的粉煤灰的排放量也急剧增加。从2001年至今，我国粉煤灰排放量逐年增加，到2015年，我国粉煤灰的排放量已高达5.8亿吨，如此大量的固体废弃物若不加利用，不仅占用了大量耕地，还会污染环境，制约当地国民经济的可持续发展。 粉煤灰中含有大量的氧化铝，约占50%左右，因此粉煤灰是提炼氧化铝的很好来源，不但能减少粉煤灰堆存导致的各种问题，还可提高煤炭的综合利用效益，可为我国的铝行业发展贡献一份力量。 2粉煤灰的性能、利用现状及氧化铝的发展现状 2.1粉煤灰性能及利用现状 粉煤灰的外观似水泥，颜色范围从乳白色到灰黑色，呈 多孔性蜂窝状，具有较高的吸附活性[1] 。其主要化学成分是氧化铝、二氧化硅和氧化铁，还包括钙、镁、钾等的氧化物及镓、铬等稀散金属；矿物组成主要为莫来石和石英，玻璃相的石英在粉煤灰中占有很大比例，从而增大了提取铝的难度。 目前我国对粉煤灰的综合利用水平不高，约67%，主要用于生产水泥、制砖、混凝土、轻质建材等，利用层次比较低，这已成为电力行业在固废治理方面面临的一个新的环保问题。因此，从粉煤灰中提取氧化铝是粉煤灰高附加值化、精细化综合利用的主要方向，也是近年来学术及产业界研究、关注的热点。 2.2 氧化铝市场发展现状分析 在当前氧化铝行业市场低迷，国内铝土矿资源不断贫化、品味不断下降、对进口铝土矿依赖性强的情况下，氧化铝企业正面临资源、能源、成本和环境等诸多方面的挑战。积极拓展铝土矿来源，尽量减少进口铝土矿，采用国内低品位的铝土矿，用本国铝土矿来发展氧化铝是走出行业困境的关键要素，而这依赖于氧化铝技术的进一步突破、整体技术装备 水平的提高[2] 。这样的突破和提高需要科研院所、企业中多领域的专家学者、技术工作者的协同努力，需要我们加强与其他国家在资源、能源、技术、环境等方面广泛开展合作，以此来不断提高氧化铝行业的可持续发展能力。 3从粉煤灰中提取氧化铝工艺 3.1酸浸法 酸浸法是以硫酸或盐酸为浸取剂，使其中的氧化铝转化为可溶性铝盐而被溶出，二氧化硅留存于固相中，分离溶液制得铝盐溶液，进而制得铝盐产品及氢氧化铝、氧化铝等。 电厂粉煤灰中的氧化铝主要以莫来石、硅铝玻璃体的形式存在，因此直接使用酸浸法产率相对来说较低。鉴于酸浸法提取效率较低，多种加强酸浸效率的方法已有报道。例如，将粉煤灰磨细，增大比表面积，破坏粉煤灰表面结构，氧化铝的浸出率可大大提高；加入焙烧助剂对粉煤灰进行改性，可有效提高氧化铝浸出率。 3.2烧结法 3.2.1石灰石烧结法 将粉煤灰与石灰石混合高温烧结，使粉煤灰中的莫来石变为易溶于碳酸钠溶液的七铝酸十二钙和不溶的硅酸二钙，其中铝酸钙以偏铝酸钠溶出，从而实现硅铝分离。 石灰石烧结法的缺点是煅烧温度过高，因此斐新意等[3] 提出石灰低温-蒸压烧结法，将粉煤灰、石灰石和水混合，低温蒸压反应生成水合钙铝石榴石，随后煅烧得硅酸二钙和七铝酸十二钙，再经碳酸钠溶出和碳化得到氧化铝，氧化铝提取率可达90%以上。 3.2.2硫酸铵焙烧法 将磨细的粉煤灰与硫酸铵按比例混合焙烧，粉煤灰中的氧化铝可与硫酸铵反应生成硫酸铝铵，硫酸铝铵经进一步处理可得冶金级氧化铝。反应机理如下式所示：Wu 等研究了温度对氧化铝提取率的影响。试验结果表明：烧结温度和时间对硫酸铝铵的形成影响较大，而升温速率则影响较小，并得到最佳焙烧条件为：升温速率6℃/min ，烧结温度400℃，烧结时间3 h ，可以得到85%以上的氧化铝提取率。 3.2.3碱石灰烧结法 碱石灰烧结法是将粉煤灰、碳酸钠和石灰在高温下反应生成可溶性铝酸钠和不可溶性硅酸二钙，烧结熟料再经破碎、碱溶分离、脱硅等工艺得到氧化铝产品。Bai 等对粉煤灰预脱硅处理，通过碱溶和碳化工艺，无定形二氧化硅去除率可达62%，而石英和莫来石成分则留在脱硅渣中，从而达到氧化铝的富集，将粉煤灰与碱石灰混合造粒为椭圆柱形进行烧结有更好的提取效率，氧化铝提取率可达90%。 3.2.4预脱硅碱石灰焙烧法 将粉煤灰与氢氧化钠溶液混合，在一定温度下使部分二氧化硅与碱反应生成硅酸钠，经过滤得硅酸钠溶液和脱硅灰滤饼。脱硅灰与系统产生的苛化渣（含碳酸钙）、含有碳酸钠的溶液等混配、磨细后在高温下焙烧，生成可溶性铝酸钠和不可溶性硅酸钙。可溶性铝酸钠经溶出、脱硅、碳分，烧结工艺制得冶金级氧化铝。祁光霞等将粉煤灰和氢氧化钠溶液按一定比例预脱硅后，粉煤灰脱硅效率可达30.0%。脱硅粉煤灰按一定比例与碳酸钠混合焙烧，氧化铝提取率可达93.1%。 3.3其他方法 Shemi 等采用气相萃取方法，利用气相乙酰丙酮与粉煤灰中氧化铝反应生成乙酰丙酮铝和水，乙酰丙酮铝可经进一步处理得到冶金级氧化铝。结果表明：在250℃、流量为6 ml/min 的气相乙酰丙酮中萃取可得到17.9%的铝提取率，其中未反应的乙酰丙酮可循环使用。气相法提取粉煤灰中氧化铝是一种比较新颖的方法，研究潜力巨大。总之，目前以湿法冶金工艺对粉煤灰综合利用的方法大体有上述几种。研究的热点主要集中在氧化铝的制备方面，对粉煤灰中硅资源的综合利用及硅化合物的制备研究相对较少，对铁的综合利用几乎没有涉及，产品方向主要为冶金级氧化铝、硫酸铝、硫酸铝铵和聚合氯化铝等常规、普通铝化学品。 4结论与展望 虽然目前国内外对粉煤灰精细化利用的工艺有很多，但是各种工艺在实现工业化应用方面都存在一定的问题，如酸法对设备的耐腐蚀性要求高，煅烧法需高温煅烧，能耗高等，因此应更重视研究和发展新技术。同时实现多种工艺之间的组合利用，设计出一套提取粉煤灰中硅铝及其他微量元素的工艺流程，提高粉煤灰的利用效率，也是今后研究的重点。 参考文献 [1] 朱妍，霍云波．2015年氧化铝市场回顾及展望[J]．中国有色金属，2016(7)：50-51． [2] 北京博思智立信息技术有限公司．2016-2022年中国氧化铝行业分析及投资建议研究报告[M]．博思数据研究中心，2016． [3] 裴新意，赵鹏．粉煤灰低温蒸压煅烧提取氧化铝的试验研究[J]．粉煤灰综合利用，2009，1：3-5．

粉煤灰中提取铝“粉煤灰中提取铝硅钛合金”，由五大电力巨头之一的大唐国际发电股份有限公司变成了现实。该公司在其“粉煤灰综合利用生产氧化铝联产活性硅酸钙”技术于两周前通过成果鉴定之后，1月9日与内蒙古鄂尔多斯市政府在此间签订煤电灰铝循环经济项目合作框架协议，正式启动这一兼具“示范效应和战略意义”项目的产业化进程。 铝是用量仅次于钢铁的第二大金属材料，而世界上99%%以上的氧化铝均用铝土矿为原料生产。我国天然铝土矿资源短缺，人均占有量仅为世界平均水平的1.5%%；随着近年来国内需求猛增，铝土矿大量依赖进口。另一方面，火电装机占3／4以上的我国电力工业，每年产生粉煤灰超过4亿吨，导致大量占地和环境污染问题，迄今未能根本解决。 大唐国际方面介绍，其旗下亚洲最大火电厂———总装机达540万千瓦的内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司年产生粉煤灰400万吨。专家分析后发现，其中氧化铝含量接近50%%，为世界之最，其化学成分相当于中级品位铝土矿资源。2004年开始，大唐国际联合同方环境等企业致力于高铝粉煤灰资源化利用关键技术的研发和产业化。经4年多攻关，研发成功具有自主知识产权的以高铝粉煤灰为原料，通过电热法冶炼铝硅系列合金及从高铝粉煤灰提取氧化铝并联产白炭黑等硅产品的两条核心工艺技术路线。以此为基础，辅以成熟的工业技术，最终生产出国家急需的铝硅钛合金材料。 粉煤灰提取铝硅合金的工艺方法 这项技术是根据粉煤灰中含有的铝硅元素，采用电弧炉或高炉直接提取铝硅合金的。该技术先将粉煤灰、添加剂、还原剂、粘结剂等物料搅拦均匀，辊压成球团，干燥后在电弧炉或高炉中高温还原熔炼，实现粉煤灰提取铝硅合金。该工艺投产要求：首先对粉煤灰化验，查清元素含量；其次要有功率≥6300kVA的电弧炉或产量大于30吨/小时的高炉，要设立小型化验室以便于检测，确保铝硅合金的质量。如有硅铁炉、电石炉、锰铁炉进行转产也可以。【题名】一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法 粉煤灰氧化铝提取 H2SO4溶液γ-Al2O3 焙烧活化加热反应活化技术铝氧化物综合利用 【文摘】一种从粉煤灰中提取氧化铝的方法，是将粉煤灰研磨并焙烧活化后，与H2SO4溶液加热反应，浸出的氧化铝用热水煮溶后，浓缩冷却析出硫酸铝结晶，升温脱水得到无水硫酸铝，继续升温分解得到γ-Al2O3，并进一步制备得到冶金级氧化铝。本发明采用新的粉煤灰活化技术，在常压不使用任何助溶剂，用H2SO4即能使粉煤灰中的氧化铝有效浸出，氧化铝的溶出率可以达到85％以上。本发明将粉煤灰治理成为了多品种的铝盐、铝氧化物，

粉煤灰作用、价格、等级标准、颜色、成分等 概念： 从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。 粉煤灰的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。 粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。 因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。 粉煤灰使用的优点 在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝 土抗渗能力；增加混凝土地修饰性。 粉煤灰的用途 等级标准： 国标一级：采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高标号混凝土的现代混凝土新技术正 在全国迅速发展。 国标二级：优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗结构混凝土、抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土、压浆混凝土和碾压混凝土。 国标三级：粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、终饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性 增强等优点。

火电厂粉煤灰何时变身“大铝矿” 大唐国际粉煤灰火电厂 北极星电力网新闻中心 2013-4-15 11:07:44 所属频道: 火力发电电建节能环保关键词: 大唐国际粉煤灰火电厂大唐国际再生资源开发有限公司利用粉煤灰成功提取氧化铝。图为工人正将铝锭打捆。 从高铝粉煤灰中提取氧化铝，既能有效减少粉煤灰的环境污染，又能缓解我国铝土矿资源短缺问题。然而，内蒙古西部地区生产的高铝原煤销往区外电厂分散掺烧，使得粉煤灰失去提取价值，相当于每年浪费700万吨优质氧化铝资源，直接经济损失200多亿元。 今年全国两会期间，内蒙古代表团以全团建议的形式向全国人大提出，加快内蒙古电力外送通道建设，实现高铝煤炭资源就地转化，建设煤电灰铝一体化循环产业基地，以充分挖掘高铝煤炭的经济价值，有效提高资源综合利用效率，还可替代氧化铝和纸浆的进口。 粉煤灰中氧化铝含量超50% 高铝粉煤灰提取氧化铝示范项目进入商业化应用 3月下旬，记者来到位于内蒙古呼和浩特市托克托工业园区的大唐国际再生资源开发有限公司，站在行政办公楼向东望去，远处是一条巨龙般又高又宽的大坝。 “那里堆放的就是大唐托克托火电厂产生的粉煤灰。”公司总工程师麻树春指着远处的尘土告诉记者，过去，托电产生的大量粉煤灰主要的处理办法就是堆放，既占用土地，又污染环境。 现在，一边是堆积如山的粉煤灰，一边是码放整齐、光灿耀眼的成捆铝锭。如果不是麻树春介绍，记者很难将两者联系在一起。 一个偶然的发现改变了粉煤灰的“命运”。2003年大唐托电1、2号机组投产后，烟气粉尘排放始终达不到环保要求。清华大学煤清洁燃烧国家工程技术中心的孙俊民博士专程来到火电厂考察，系统采集了燃烧的煤种和排放的各类粉尘样品，拿回清华分析，结果让人大吃一惊：常规粉煤灰中氧化铝的含量在30%以下，大唐托电的粉煤灰中氧化铝的含量则高达54.77%，是国内外罕见的再生含铝矿物资源，可用于提炼氧化铝和硅铝合金等有色金属产品。

综合利用高铝粉煤灰的重要意义 凡是以煤炭作为能源直接燃烧的过程，都会产生粉煤灰。在火力发电厂，煤粉在高温燃烧的过程中，其中的碳、硫、磷、氮等挥发分大多以气体的形式排入大气，无机矿物中的绝大部分经熔融、聚合而形成粉煤灰粒子，随烟气进入收尘设备被收集为粉煤灰。粉煤灰一般占电厂灰渣总量的 80% ～90%。近年来，一种叫做"高铝粉煤灰"的粉煤灰引起注意。这种粉煤灰中的 A12O3+SiO2+ Fe2O3≥80%，其特点是含 A12O3高，一般≥38% ，高者甚至超过 50% ，相当于国外三水铝石矿的 A12O3含量。这种粉煤灰主要产于我国山西省的中北部和内蒙的广大地区。山西朔州和内蒙地区的粉煤灰中 A12O3含量明显高于国内平均值，也大大高于世界其它地区。这些地区的煤炭中含有丰富的A12O3。上述地区的煤炭资源储量极为丰富，又是火电厂集中的地区，每年可产出大量的高铝粉煤灰，且产量逐年递增。 中国是铝土矿消耗大国，随着国内铝土矿资源的快速枯竭，高铝粉煤灰的回收利用得到越来越多人的关注。充分利用好这个储量巨大、有着良好的远景预期的重要资源，将高铝粉煤灰用作是铝土矿的重要替代品，前景可观，意义重大。 铝土矿一般指的是 A12O3≥40%的含铝矿物。单从 A12O3含量一项来看，高铝粉煤灰已经完全具备了铝土矿的特征。但是，高铝粉煤灰中含有比铝土矿

要高得多的硅。因此，高铝粉煤灰要成为真正意义上的铝土矿替代资源，就必 须首先尽可能脱除其中的 SiO2。 沈阳铝镁设计研究院提出了一种氨法处理粉煤灰生产氧化铝的方法，其步 骤如下: 将粉煤灰与硫酸铵混合，磨制成生料，其中硫酸铵与粉煤灰中的氧化 铝重量比4.5 ～8 ∶1; 将生料加热至230～600℃，烧成时间控制在0.5～5h，制成含硫酸铝铵的熟料和氨气; 烧成的熟料用热水溶出，溶出时间 0.1～2h，铝以硫酸铝铵的形式进入溶液，硅留在残渣中形成高硅渣; 向硫酸铝铵溶液加入 氨气或氨水，得到含杂质的粗氢氧化铝和硫酸铵溶液; 粗氢氧化铝用循环碱溶 液进行低温拜耳法处理，除去其中铁、钙等杂质，得到冶金级氧化铝和高铁渣。 山西省朔州市每年产出大量的高铝粉煤灰，其数量高达 400 万吨之多。为了充分利用这些资源，湖南中大冶金设计公司为中煤平朔煤业集团设计了粉煤 灰综合利用项目。该项目采用了最新技术，可以生产出优质白炭黑和冶金级氧 化铝产品，且其 SiO2提取率也达到了比较高的水平。平朔煤业集团的这项工作同时实现了高铝粉煤灰中铝和硅的利用，为高铝粉煤灰的综合利用提供了有益 的经验。 总之，高铝粉煤灰是我国独有的高含铝资源，储量丰富，具有极大的利用 潜能，如何利用好这个资源，以弥补我国铝土矿资源的匮乏，是一个十分重要 的课题。

粉煤灰品质参数对混凝土性能的影响 及在混凝土中添加粉煤灰时对粉煤灰参数的控制 一、粉煤灰的品质参数 混凝土是由水泥为胶结料，砂石为骨料，加水或适量外加剂和外掺料拌制而成的。 粉煤灰是火力发电厂以煤粉为燃料时排出的细颗粒废渣。 碳粉被喷射入炉后，汽化温度较低的挥发份首先在煤灰中溢出，并燃烧发热。挥发份的外溢，使煤灰成为空隙的颗粒，随着燃烧的发展它进一步成为多孔的碳粒。与有机物燃烧的同时，煤粉夹杂着一些无机物，待有机物燃烧完毕后，残存的无机物即变为多孔玻璃体，其形貌仍保留原有的不规则状态，随着燃烧的进一步发展，，多孔玻璃体逐步熔融收缩，空隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断减小，最后大部分变为密实玻璃体。粉煤灰有结晶相和玻璃相两大部分组成。 三氧化硫：（无色易挥发的固体。有三种同素异形体。α-SO3丝质纤维状和针状，密度1.97g/cm3，熔点16.83℃，沸点44.8℃；β-SO3石棉纤维状，熔点62.4℃，在50℃可升华；γ-SO3玻璃状，熔点16.8℃，沸点44.8℃。溶于水，并跟水反应生成硫酸和放出大量的热。因此又称硫酸酐。溶于浓硫酸而成发烟硫酸，它是酸性氧化物，可和碱性氧化物反应生成盐。三氧化硫是很强的氧化剂，特别是在高温时能氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。）因其极不稳定含量影响水泥体积安定性（安定性：水泥的安定性即体积安定性，是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良，安定性不良会使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故。 1.引起水泥安定性不良的原因有很多，主要有以下三种： （1）熟料中所含的游离氧化钙过多； （2）熟料中所含的游离氧化镁过多； （3）掺入的石膏过多。

实验方案 一、问题的提出 粉煤灰，工业固体废物的一种。煤燃烧所产生的烟气中的细灰，一般是指燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰，又称飞灰、烟灰，是燃煤电厂排出的主要的固体废物。目前，粉煤灰的利用主要集中在建材，建筑，农业，道路等领域。其利用价值低且用量有限。此外，粉煤灰对生态环境和人体健康都有较大的危害性以及其本身含有许多有用的金属元素，如铝、硅、铁、钙等。因此，综合粉煤灰对环境的危害以及中国铝土矿资源短缺的现状分析，我们应积极响应国家循环经济发展的号召，有必要对粉煤灰进行高附加值的利用，高效的提取粉煤灰中的铝与硅。 二、实验假设理论依据， 1、实验假设：利用硫酸氢铵水热法提取粉煤灰中的Al2O3与SiO2。 2、理论依据：目前，从粉煤灰中提取氧化铝的典型的方法包括碱石灰烧结法和酸浸法等。碱石灰烧结具有重要的工业运用的潜力，然而，这种方法有一定的缺陷，如能耗高，大量的废渣和氧化铝提取率不高等。酸浸法能有效的分离硅和铝，但由于高的设备要求与高成本，此方法还没有用于工业实践。而我们本次提出的从粉煤灰中提取氧化铝的新方法——硫酸氢铵水热法，是将粉煤灰与硫酸氢按磨细后按一定的配比混合均匀后水热反应，粉煤灰中的Al2O3 与NH4HSO4反应生成可溶性物质，而SiO2不发生反应。此时即可实现Al 与Si的分离。此法水热温度较低，物料配比少，其反应体系虽为强酸体系，但与酸浸法相比设备容易解决，能耗低，对粉煤灰中的Al2O3的提取效果好。 三、实验目标 研究出一种新型的简易经济实用的科学方法从粉煤灰中提取Al2O3与SiO2。提高粉煤灰附加值利用率。减少环境污染，减轻中国铝土矿资源短缺现状、 四，实验对象，方法及手段 1、实验对象：燃煤电厂工业废渣——粉煤灰 2、试验方法：NH4HSO4水热法提取粉煤灰中的Al2O3与SiO2 3、检测手段：XRD分析（X射线衍射），SEM图 五、实验原则 安全，经济，高效。 六、实验内容

第30卷 第5期重庆建筑大学学报 V ol.30 No.5 2008年10月Journal of Chongqing Jianzhu Univer sity Oct.2008 粉煤灰中的含钙矿物及其影响 钱觉时, 纪宪坤, 范英儒, 王 智 (重庆大学材料科学与工程学院,重庆 400045) 摘要:含钙矿物是粉煤灰中重要的矿物成分,其含量变化会使粉煤灰性质与使用性能发生比较大的变 化。总结分析了粉煤灰中含钙矿物的形成过程与存在形态,重点分析了含钙矿物对粉煤灰性能及其应用的影响。结果显示粉煤灰中SO 3与CaO 含量存在一定线性关系,含钙矿物增加会引起粉煤灰颗粒形貌、硅酸盐离子聚合度等发生变化,提高粉煤灰火山灰活性,但也会引起粉煤灰使用过程中体积稳定性不良,对粉煤灰在水泥混凝土中应用产生不利影响,若合理利用将会使得含钙矿物成为粉煤灰利用的有利因素。 关键词:粉煤灰;氧化钙;矿物;石膏 中国分类号:T U528 文献标志码:A 文章编号:1006-7329(2008)05-0148-05 The Formation and Effect of Calcic Minerals in Fly Ash QIAN Jue -shi,JI Xian -kun,FAN Ying -ru,WA NG Zhi (Colleg e of M ater ials Science and Eng ineering ,Chongqing U niver sity ,Cho ngqing 400045,P.R.China) Abstract:The content of calcic minerals in fly ash is an im po rtant factor affecting the properties and applicatio n of fly ash.We review ed inform ation about and analy zed the fo rmatio n of calcic minerals in fly ash and the negative effects of calcic miner als on fly ash properties.We found that the content of SO 3versus CaO is a linear relationship.Fly ash mor pholog y and degr ee o f silicate po lymerization vary as the calcic m inerals content in fly ash increases.H igher levels of calcic minerals in fly ash may cause po or soundness of cem ent and concrete added w ith fly ash;hig h content calcic minerals in fly ash may become an adv antag e,ho w ever,w hen the v olum e o f fly ash used in concrete is limited and the fly ash is pre -treated.Key words:fly ash;calcium ox ide;m ineral;gypsum 2006年我国原煤产量已接近24亿t [1] ,按火电用煤50%计算,我国粉煤灰的年排放量已超过3亿t,这些废渣不仅占用了大量土地,而且污染环境,利用燃煤灰渣的特性将其作为矿物掺合料用在建筑材料中是最普遍的利用方式。由于更多的具有高挥发分的褐煤、次烟煤等劣质煤被用作动力燃料,因此含钙量高的粉煤灰排放量明显提高。 粉煤灰的主要成分以氧化物形式表示为SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、CaO 和SO 3等,其中CaO 含量的高低与灰渣的矿物组成和活性有很大关系。煤燃烧过程中钙质材料分解产生的CaO 不仅具有固硫作用,而且会与原煤中的粘土矿物成分在高温下发生固相反应,生成一些较为复杂的矿物相,对粉煤灰活性产生很大的影响。1 粉煤灰中含钙矿物来源与形态 原煤中的矿物质是燃煤灰渣的矿物来源,矿物质的主要元素有O 、Si 、Al 、Fe 、Ca 、M g 、T i 、K 等,这些元素主要以粘土矿物的形式存在,如高岭土、蒙脱石和伊利石等,再有一部分以黄铁矿、石英、方解石等形式存在,含钙矿物在低级别煤中主要存在形式为与煤共生有机物中的硫酸钙和石膏,还有一部分来源于煤中碳酸钙(CaCO 3)以及白云石(CaM g (CO 3)2)。这些矿物成分在煤粉燃烧过程中发生脱水、分解等,其中主要的含钙矿物转化如下[2,3]。 CaCO 3 >850e 石灰(CaO)+CO 2 (1)CaSO 4#2H 2O 400-500e 硬石膏(CaSO 4) (2)