王成之—加大力度开展粉煤灰高技术高附加值产品研发.doc

加大力度开展粉煤灰高技术高附加值产品研发粉煤灰中藏着大铝矿?◆特约撰稿王成之 我国是全球第一产铝大国，2008 年产出原铝 1318 万吨，占全球总产量的 33.4％；同时也是全球第一消费大国，2008 年消费量达 1260万吨，占全球总消费量的 32.89％但我国铝土矿资源量却只占全球的 3％，另一方面，粉煤灰开发利用是国内重要铝资源之一，相当于一个特大型铝矿如能加大投资力度，其潜力、前景不可限量高附加值利用尚未形成产业规模近年来，科技工作者着眼于粉煤灰理化特性，进行高技术含量、高附加值产品研发，从粉煤灰中提取氧化铝、羟基硅、固态铝酸钠、硅酸铝、硅酸钾、莫来石、水泥助磨剂、稀土农肥等，已日益为人们所重视，前景十分广阔粉煤灰的化学成分主要是二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化钛、氧化镁、氧化钙以及其他碱金属氧化物和稀有元素其中三氧化二铝含量较高的粉煤灰被称为高铝粉煤灰，具有很高的开发利用价值依据目前技术水平，含三氧化二铝 30％以上的就可视为高铝粉煤灰普通粉煤灰三氧化二铝含量平均为 25％～28％，我国 35 处粉煤灰样品三氧化二铝平均含量为 27.1％国外粉煤灰亦大体类似，日本粉煤灰三氧化二铝平均含量为 25.86％，美国为 20.81％，英国为 26.99％，德国为 24.93％，只有波兰高达 32.39％。

上世纪 60 年代，波兰人曾以石灰石烧结法制取氧化铝，我国安徽、宁夏、江苏等地也曾以类似方式作过试验，在提取氧化铝同时生产活性硅酸钙，但未能形成规模产业技术研发不断突破，应用领域不断开拓经国家发改委批准，两年前，内蒙古鄂尔多斯以高铝粉煤灰为原料，用石灰石烧结法在制取氧化铝同时联产水泥项目成功实现产业化项目投资 18 亿元，年产氧化铝 40 万吨，近期即将投产去年初，大唐国际托克托电厂与同方环境公司合作，利用托克托电厂粉煤灰制取氧化铝联产羟基硅及电热法炼制铝硅钛合金技术成果发布托克托电厂年耗煤 1600 万吨，排放粉煤灰 400 万吨，灰中氧化铝含量高达 54％以上，在提取羟基硅后三氧化二铝/二氧化硅(A /S)达2.2如用于制取氧化铝，回收率按 85％计，每 2.2 吨粉煤灰即可制取 1 吨氧化铝，400 万吨灰可产出 180 万吨氧化铝，这比山东“非中铝”企业用进口矿石生产氧化铝还更具有优势(每 3 吨矿石产出氧化铝 1 吨)此外，河南巩义成功进行了运用常温常压波加速溶出新技术将粉煤灰与废弃低品位铝土矿制取氧化铝的半工业化试验，郑州龙昌公司利用上述技术从粉煤灰中提取羟基硅的小型试验也获得成功，羟基硅成本不到 2000 元/吨，所产未经脱水羟基硅以 3000 元/吨售出。

这些技术为粉煤灰高附值开发利用打下了基础粉煤灰的另一个高附加值开发利用领域是电热熔炼铝硅钛合金和铝硅铁合金氧化铝含量大于 30％的粉煤灰用作炼制铝硅铁时可炼得含铝 40％以上的合金，除了用于炼钢脱氧外，还可取代硅铁用作炼镁还原剂炼制铝硅铁合金，应力求提高合金中铝含量，降低铁含量焦作李封铁合金厂，试生产期间产出的铝硅铁成分平均如下:硅为 34％，铁为 12.5％，铝为47.8％，钛为 3.3％郑州轻金属研究院曾以铝硅铁取代硅铁作还原剂炼镁，试验所采用的铝硅铁合金成分为:铝含量 35.41％，硅含量 41.54％，铁含量16.76％还原温度 1100℃时，镁收率为 65.5％与当时以 75 硅铁为还原剂炼镁的各项指标相比，还原剂单耗略有降低，镁收率则提高 5％～6％，温度降低50℃，具有一定优势利用途径多样，节能减排优势明显我国具有高铝粉煤灰资源优势，除了内蒙古外，还有“煤都”山西朔州朔州煤储量 423 亿吨，年产煤上亿吨，煤灰中氧化铝含量高于高岭土，而氧化铁含量却相对较低经对平鲁一矿、二矿及怀仁煤矿等 3 个煤矿煤灰的化学成份进行化验分析，氧化铝含量依次为:45.73％，41.24％，54.22％；氧化铁含量分别为:2.4％，0.44％，0.8％。

此外，经验证，煤矸石中氧化铝含量亦在 40％以上朔州的南邻原平，电厂排放粉煤灰氧化铝含量也高达 40％，并有大量废弃铝土矿以粉煤灰为主要原料，电热熔炼铝硅中间合金，以原铝或再生铝进行稀释，配制各种牌号铝硅合金，不仅是综合利用环保项目，而且与以原铝或再生铝与工业硅重熔合成的铝硅合金相比，成本低，可节省能耗约 20％，减排大量二氧化碳及固体废弃物，降低建设用地和投资，还可大大改善产品质量，提高产品成品率，是国家政策支持的项目虽然如此，但铝硅合金毕竟是高能耗产品，其适用范围有一定局限性一般说来，在高铝粉煤灰出产地、电力充裕电价低的地区、电铝联营企业，以及因政策规定进入门槛提高而被迫停产、有闲置适用(便于改造)的矿热炉、整流设备的企业，都是其用武之地在不具备发展、推广条件的地区、企业，笔者认为仍应以通常方式开发利用，如上所述，利用粉煤灰生产氧化铝、羟基硅、固态铝酸钠等高附加值产品，既可大批量消化粉煤灰，又有着可观的经济效益作者系中国铝冶炼技术开发中心专家顾问)■相关链接 利用率仅为发达国家一半对燃煤电厂而言，粉煤灰曾是一大包袱近年来，随着循环经济的推行、发展，国家鼓励政策陆续出台，特别是粉煤灰综合利用技术的新发展，情况有所改变，但因旧灰堆存量大，新灰利用率仍较低(国内粉煤灰利用率只有 40％，是发达国家利用率的一半)，全国每年仍有约两亿吨新灰未被消化。

因而，如何开展综合利用，提高利用率，使其化害为利、变废为宝，仍然是循环经济的重要课题国内目前粉煤灰的综合利用方式，仍以大批量利用为主，用作建筑材料的部分占总消化量的 50％以上，如粉煤灰水泥、加气混凝土砌块、烧结陶粒、烧结砖、蒸压砖、轻型中空隔墙板、复合保温外墙板、保温屋面板、轻质中空楼板等系列板材等；作为填充料，用于道路、机场、港区建设工程的约占总消化量的 20％以上；用于农业方面改良土壤、制取农用肥料的约占消化量的 20％以上炼制铝硅钛合金应注意什么?虽然铝硅钛合金与铝硅铁合金以粉煤灰为主要原料时其氧化铝含量并无一定额度区分，但两种合金性质截然不同，前者是铝合金，后者是铁合金，铝合金对含铁量有严格要求，原料含三氧化二铁量一般不得大于 0.8％，中间合金含铁量不大于 1.2％，不是所有粉煤灰都适用炼制铝硅合金氧化铝含量必须使A/S 达到 1.3 以上才能练出含铝 55％以上的粗合金此外，灰的化学活性也不可忽视，化学活性差反应速度下降，会导致电耗增加，产量降低一般来说，灰中氧化铝含量应大于 40％托克托电厂所排放的灰或怀仁煤产出的灰，氧化铝含量都在 50％以上，可直接用于配料制团含氧化铝 40％以下的粉煤灰为使其 A/S 达到 1.3 以上，必须添加适量含铝矿物，如被废弃精选低品位铝土矿、红柱石、硅线石等，如无上述含铝矿物，可先行提取羟基硅，也可使其 A/S 达到工艺要求。

例如含氧化铝 28％以上的粉煤灰，经高梯度除铁后，三氧化二铁降至 0.6％以下，氧化铝含量可提高达 30％以上若其活性良好(须经测试)，每 3 吨灰可提取羟基硅 1 吨，产出渣两吨，渣中氧化铝 A/S 可达 1.3 以上，可用作炼制铝硅钛合金原料。