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摘 要：介绍了粉煤灰回收铁、铝等有价物质以及提取氧化铝联产水泥熟料的技术。
关键词：粉煤灰 铁铝回收 氧化铝回收
2013年1月5日，中华人民共和国国家发展和改革委员会等10部门令第19号公布《粉煤灰综合利用管理办法》。该《办法》分总则、综合管理、鼓励措施、法律责任、附则5章28条，自2013年3月1日起施行，从法律上为粉煤灰的利用打下了基础。
粉煤灰是粉煤经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料，是冶炼、化工、燃煤火力发电厂等排出的固体废弃物，是工业废弃物中数量最多的一种。现在，我国每年粉煤灰排放量已超过8000万吨，利用率为30%，每年尚有5000万吨以上要堆放在贮灰场里。至2000年，累计堆积量达11.1*108吨，粉煤灰再利用已成为支持循环经济发展亟待解决的问题[1]。
粉煤灰是指：燃煤电厂以及煤矸石、煤泥 资源综合利用电厂（以下称产灰单位）锅炉烟气经除尘器收集后获得的细小飞灰和炉底渣。其化学成份与煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关，主要成分为：SiO2(40~60%)、Al2O3(17~35%)、Fe2O3(2~15%)、CaO(1~0%)、烧失量（1~26%）[1]。特别是利用劣质煤和煤矸石的火力发电厂产生的粉煤灰Al2O3含量竟高达40%[2]。因此，回收粉煤灰中的有用物质，特别是粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料等，已成为业内关注的热点课题。
一、铁、铝化合物的回收
粉煤灰中的铁通常用矿选法回收。辽宁电厂磁选车间，应用磁场强度1000奥斯特左右的磁选机，从含铁量5%的粉煤灰中得到含铁50%以上的精铁矿，铁的回收率大于40%。
化学法回收铁铝等物质的方法，主要有热酸淋洗、高温熔融、气-固反应及直接溶解法等。盐酸直接淋洗提取铝、铁，是将粉煤灰在100℃左右的盐酸中溶解2h，溶解的氯化物通过一系列离子交换提纯。氧化铝的溶出率仅为20%左右；用氟化物助溶法，能增强粉煤灰中
Al2O3活性，酸溶出率可达36~50%。粉煤灰同石灰烧结，盐酸溶出，铁铝的浸出率大于99%，同时制得白炭黑均达到通用级产品质量标准（规格90%，表观密度0.128克/cm3）。粉煤灰与石灰石混合加水成型，常压蒸汽养护，然后低温煅烧脱水和低温液相反应，最后用纯碱溶液提取氧化铝，氧化铝溶出率85~92%，且达到一级标准（密度3.9-4.0、熔点2050℃、沸点2980℃。）
二、锗、镓、硼的回收
粉煤灰中的硼用稀硫酸提取，最终溶液的PH控制在7.0，硼的溶出率为72%左右。浸出的硼溶液利用螯合树脂（chelate resin）富集，并用2-乙基-1，3-己二醇萃取剂分离杂质，得到纯硼产品。粉煤灰压成片状，并在一定的温度和气氛下加热分离锗和镓，其中镓回收率80%左右。粉煤灰中的锗用稀硫酸浸出，过滤，煅烧，过筛，加盐蒸馏，然后水解，过滤，即得到氧化锗，最后用氢气还原，则得到金属锗。其还原反应如下：
GeO2+2H2=Ge+2H2O
三、未燃炭的回收
一般粉煤灰中含炭5~16%左右。粉煤灰中未燃炭过多，对粉煤灰建材（尤其是蒸汽养护制品）的质量和粉煤灰中提取的漂珠质量均有不良影响。粉煤灰中含可燃性炭比例高，还损失燃料资源。株州电厂粉煤灰含炭量为16%，该厂建有一座年处理20万吨粉煤灰的浮选脱碳车间，用柴油为捕集剂，松油（Pine oil）为起泡剂，炭回收率为85.6%，年回收纯碳2.74万吨。
我国中型氮肥厂热电联产自备电站多为13MW及以下的机组，锅炉多为75吨/3.9MPa的煤粉炉，通常总装机容量为30MW（12MW*2+6MW），3机5炉或3机6炉，年发电量为2亿度以上，产生粉煤灰8万吨。由于磨煤机、锅炉大都为20世纪70年代产品，粉煤细度不能与近代磨煤机磨制的煤粉相比，再加上锅炉燃烧条件的影响，粉煤灰含炭量竟高达21.8~30%，这里取平均值25.9%计算，采用株州电厂的浮选脱炭法，年可回收纯炭1.8万吨以上。
四、我国粉煤灰提取氧化铝项目实施动态
我国，随着粉煤灰综合利用开发，伴生了铝资源的新途径—粉煤灰提取氧化铝技术，即将实现产业化，这将有力地缓解我国氧化铝资源紧张状况。目前，内蒙古蒙西高新技术集团有限公司自主开发的“利用工业废渣粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料”中试研究和产业化技術均已通过内蒙古自治区的成果鉴定，这表明我国粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料项目将按计划顺利地进行。
据报载：蒙西高新技术集团有限公司“利用工业废渣粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料”项目已被列入国家西部新材料科技行动。利用劣质煤和煤矸石发电产生的废渣粉煤灰（含氧化铝40%）中提取氧化铝；提取氧化铝过程中产生的硅钙渣联产水泥熟料；从水泥回转窑窑尾废气中提取CO2，增能后用于粗氢铝脱碳工艺[2]。它不仅为粉煤灰综合利用开辟了一条新的途径，而且形成了一个低成本、零排放、零污染的循环产业链。这是循环经济中的一朵奇葩。因而受到业内人士的关注和国家政策扶持。
据悉：国家发改委的专家实地考察此项目后认为，该技术成熟，经济可行，要求尽快实现产业化。因此，国家发改委在核准此项目的同时，并表示在国债贴息上给与大力支持，同时建议把煤炭产业与提取氧化铝和铝的深加工有机结合起来，打造国家知名铝工业基地。
五、结束语
综上所述，“利用工业废渣粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料”以及铁铝锗、镓、硼等回收技术的产业化，是资源保障、环境友好、降低成本明显、市场空间广阔、综合利用粉煤灰、延长煤炭加工利用产业链、发展循环经济的项目。这必将在生态社会建设中发挥作用。
参考文献
[1]赵由才，等.实用环境工程手册[M]，化学工业出版社，2002年5月（北京），595-598.
[2]呼跃军，粉煤灰提取氧化铝产业化项目实施[N]，中国化工报，2005年8月10日，第二版.
关键词：粉煤灰 铁铝回收 氧化铝回收
2013年1月5日，中华人民共和国国家发展和改革委员会等10部门令第19号公布《粉煤灰综合利用管理办法》。该《办法》分总则、综合管理、鼓励措施、法律责任、附则5章28条，自2013年3月1日起施行，从法律上为粉煤灰的利用打下了基础。
粉煤灰是粉煤经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料，是冶炼、化工、燃煤火力发电厂等排出的固体废弃物，是工业废弃物中数量最多的一种。现在，我国每年粉煤灰排放量已超过8000万吨，利用率为30%，每年尚有5000万吨以上要堆放在贮灰场里。至2000年，累计堆积量达11.1*108吨，粉煤灰再利用已成为支持循环经济发展亟待解决的问题[1]。
粉煤灰是指：燃煤电厂以及煤矸石、煤泥 资源综合利用电厂（以下称产灰单位）锅炉烟气经除尘器收集后获得的细小飞灰和炉底渣。其化学成份与煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关，主要成分为：SiO2(40~60%)、Al2O3(17~35%)、Fe2O3(2~15%)、CaO(1~0%)、烧失量（1~26%）[1]。特别是利用劣质煤和煤矸石的火力发电厂产生的粉煤灰Al2O3含量竟高达40%[2]。因此，回收粉煤灰中的有用物质，特别是粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料等，已成为业内关注的热点课题。
一、铁、铝化合物的回收
粉煤灰中的铁通常用矿选法回收。辽宁电厂磁选车间，应用磁场强度1000奥斯特左右的磁选机，从含铁量5%的粉煤灰中得到含铁50%以上的精铁矿，铁的回收率大于40%。
化学法回收铁铝等物质的方法，主要有热酸淋洗、高温熔融、气-固反应及直接溶解法等。盐酸直接淋洗提取铝、铁，是将粉煤灰在100℃左右的盐酸中溶解2h，溶解的氯化物通过一系列离子交换提纯。氧化铝的溶出率仅为20%左右；用氟化物助溶法，能增强粉煤灰中
Al2O3活性，酸溶出率可达36~50%。粉煤灰同石灰烧结，盐酸溶出，铁铝的浸出率大于99%，同时制得白炭黑均达到通用级产品质量标准（规格90%，表观密度0.128克/cm3）。粉煤灰与石灰石混合加水成型，常压蒸汽养护，然后低温煅烧脱水和低温液相反应，最后用纯碱溶液提取氧化铝，氧化铝溶出率85~92%，且达到一级标准（密度3.9-4.0、熔点2050℃、沸点2980℃。）
二、锗、镓、硼的回收
粉煤灰中的硼用稀硫酸提取，最终溶液的PH控制在7.0，硼的溶出率为72%左右。浸出的硼溶液利用螯合树脂（chelate resin）富集，并用2-乙基-1，3-己二醇萃取剂分离杂质，得到纯硼产品。粉煤灰压成片状，并在一定的温度和气氛下加热分离锗和镓，其中镓回收率80%左右。粉煤灰中的锗用稀硫酸浸出，过滤，煅烧，过筛，加盐蒸馏，然后水解，过滤，即得到氧化锗，最后用氢气还原，则得到金属锗。其还原反应如下：
GeO2+2H2=Ge+2H2O
三、未燃炭的回收
一般粉煤灰中含炭5~16%左右。粉煤灰中未燃炭过多，对粉煤灰建材（尤其是蒸汽养护制品）的质量和粉煤灰中提取的漂珠质量均有不良影响。粉煤灰中含可燃性炭比例高，还损失燃料资源。株州电厂粉煤灰含炭量为16%，该厂建有一座年处理20万吨粉煤灰的浮选脱碳车间，用柴油为捕集剂，松油（Pine oil）为起泡剂，炭回收率为85.6%，年回收纯碳2.74万吨。
我国中型氮肥厂热电联产自备电站多为13MW及以下的机组，锅炉多为75吨/3.9MPa的煤粉炉，通常总装机容量为30MW（12MW*2+6MW），3机5炉或3机6炉，年发电量为2亿度以上，产生粉煤灰8万吨。由于磨煤机、锅炉大都为20世纪70年代产品，粉煤细度不能与近代磨煤机磨制的煤粉相比，再加上锅炉燃烧条件的影响，粉煤灰含炭量竟高达21.8~30%，这里取平均值25.9%计算，采用株州电厂的浮选脱炭法，年可回收纯炭1.8万吨以上。
四、我国粉煤灰提取氧化铝项目实施动态
我国，随着粉煤灰综合利用开发，伴生了铝资源的新途径—粉煤灰提取氧化铝技术，即将实现产业化，这将有力地缓解我国氧化铝资源紧张状况。目前，内蒙古蒙西高新技术集团有限公司自主开发的“利用工业废渣粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料”中试研究和产业化技術均已通过内蒙古自治区的成果鉴定，这表明我国粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料项目将按计划顺利地进行。
据报载：蒙西高新技术集团有限公司“利用工业废渣粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料”项目已被列入国家西部新材料科技行动。利用劣质煤和煤矸石发电产生的废渣粉煤灰（含氧化铝40%）中提取氧化铝；提取氧化铝过程中产生的硅钙渣联产水泥熟料；从水泥回转窑窑尾废气中提取CO2，增能后用于粗氢铝脱碳工艺[2]。它不仅为粉煤灰综合利用开辟了一条新的途径，而且形成了一个低成本、零排放、零污染的循环产业链。这是循环经济中的一朵奇葩。因而受到业内人士的关注和国家政策扶持。
据悉：国家发改委的专家实地考察此项目后认为，该技术成熟，经济可行，要求尽快实现产业化。因此，国家发改委在核准此项目的同时，并表示在国债贴息上给与大力支持，同时建议把煤炭产业与提取氧化铝和铝的深加工有机结合起来，打造国家知名铝工业基地。
五、结束语
综上所述，“利用工业废渣粉煤灰提取氧化铝联产水泥熟料”以及铁铝锗、镓、硼等回收技术的产业化，是资源保障、环境友好、降低成本明显、市场空间广阔、综合利用粉煤灰、延长煤炭加工利用产业链、发展循环经济的项目。这必将在生态社会建设中发挥作用。
参考文献
[1]赵由才，等.实用环境工程手册[M]，化学工业出版社，2002年5月（北京），595-598.
[2]呼跃军，粉煤灰提取氧化铝产业化项目实施[N]，中国化工报，2005年8月10日，第二版.