本文对内蒙古中部大唐国际发电机组粉煤灰样品进行了矿物学属性研究与资源化处理。基于粉煤灰中富含Al₂O₃、SiO₂有价组分,本文从粉煤灰的工艺矿物学与晶体结构研究入手,以硅、铝组分分步提取利用为理念,以纳米粉体制备技术与水热法制备技术为手段,针对矿物相的酸碱特性,设计了“硫酸/硫酸铵混合助剂焙烧-水浸工艺”,旨在实现粉煤灰中的Si、Al组分分离,并解释焙烧处理制度对粉煤灰微观结构以及物化性质的影响。采用“雾化-超声辅助均匀沉淀法”处理分离后转变为NH₄Al（SO₄）₂的Al组分,制备纳米级α-Al₂O₃,对各中间产物进行分析和表征,旨在研究化学过程反应属性和纳米产物的形成机理。最后,以分离后的非晶态Si组分为原料,通过“水热法”制备铝代托贝莫来石型硅酸钙材料,旨在探求主要实验因素对熔渣体系转变成不同类型的硅铝酸盐的影响;分离提取粉煤灰中的有价组分并制备相应的化工粉体,以期为粉煤灰的资源化利用提供借鉴。结合理论分析,采用多种分析测试手段对样品粉煤灰进行了较为系统的矿物学研究,查明粉煤灰样品的主要化学组分和有价组分的赋存状态,该样品粉煤灰Al₂O₃含量达到39%以上,其中主要的矿物相为赋存于空心玻璃体表面或与玻璃体包覆共生的莫来石相;莫来石结晶矿物化学活性较低和非晶态玻璃体的包裹是阻碍Al₂O₃组分的提取的主要原因。通过粉煤灰与硫酸/硫酸铵混合焙烧-水浸法破坏莫来石结构分离Al₂O₃,研究焙烧助剂、焙烧温度、焙烧时间对铝浸取率的影响,提取Al的同时最大程度上保留非晶态SiO₂;焙烧-水浸得到精制NH₄Al（SO₄）₂溶液通过雾化超声法制备纳米级α-Al₂O₃,研究滴加顺序、体系pH值、超声频率、煅烧温度对粉体性质及团聚效果的影响;以非晶态SiO₂为硅源水热合成铝代托贝莫来石型硅酸钙材料,获取最优工艺条件的同时,结合反应过程中的物相、微观形貌变化探求晶体生长机理。以H₂SO₄、（NH₄）₂SO₄按比例混合作为助剂对粉煤灰进行焙烧-水浸处理可以提取粉煤灰中84.7%的Al组分,混合助剂可以破坏非晶玻璃体的三维结构将粉煤灰中的Al组分转变为NH₄Al（SO₄）₂的形式释放出来,伴随着反应的进行,玻璃体结构部分坍缩,非晶态SiO₂的结构组元得到保留,最优反应条件为:n（SO42-）:n（Al₂O₃）=4:1,混合助剂中n[H₂SO₄]:n[（NH4）2SO4]=1.5,400℃焙烧2h,升温速率7℃/min;浸取温度80℃,溶出时间1h,液固比20ml/g;以富含NH₄Al（SO₄）₂的水浸液为原料,利用雾化共沉淀法合成NH4AlO（OH）HCO3（AACH）沉淀,并在共沉淀过程当中加以超声辐射辅助分散,结果表明:NH₄Al（SO₄）₂以气溶胶的形式进入NH4HCO3体系中可以保证Al3+优先沉淀,雾化进样使反应体系更易爆发成核,有利于生成尺寸较小的颗粒,超声波的引入可以防止颗粒团聚,随着超声功率的提高,合成的AACH粒径呈现先降低后增高的趋势,原因为超声波的空化作用所产生的二级冲击波和微射流将对粗晶粒进行破碎,但功率过大将导致能量集中,从而增大颗粒的碰撞几率,导致粒径的增大;提取铝组分后富含非晶态SiO₂的残渣为原料,首先调配CaO-Al₂O₃-SiO₂-H2O体系凝胶,在最佳条件下制备出了铝代托贝莫来石并深入研究其形成机制,研究发现:在水热反应环境下,由Al（OH）4-、（SO42-）、Ca（H2O）5（OH）2+形成的凝胶不断晶化,随着体系温度的不断升高,在形成的铝代托贝莫来石结构当中发生了Al对Si取代,当反应温度继续增大时,铝代托贝莫来石进一步转化为加藤石。本研究为粉煤灰的资源化利用提供了新的研究思路,创新的提出了“混合助剂焙烧-水浸法”和“雾化-超声辅助均匀沉淀法”两种工艺,体现了在研究思想和方案上的创新。通过对粉煤灰的资源化应用不仅能够解决粉煤灰堆积引起的环境问题,同时符合国家循环经济的发展要求,创造更多的经济价值。