中国高铝飞灰：资源与清洁利用技术

　　2003年以来，著者研究团队对中国北方十余家电力、煤炭企业排放的高铝粉煤灰、高铝煤矸石等二次资源提取氧化铝关键技术进行了系统研究。本专著即是在上述研究的基础上，对相关的学位论文、学术论文、技术报告和发明专利等进行系统总结和整理完成的；反映了著者团队15年来秉承循环经济理念，以期在煤炭、电力、冶金、化工、建材五大行业发展超级系统产业集群，从而实现清洁生产。 本书绪论部分系统论述了中国铝资源与铝材工业可持续发展问题。上篇提铝关键技术，论述了以内蒙古、山西、陕西、宁夏等地热电厂排放的高铝粉煤灰为原料，采用酸碱联合法和碱法提取氧化铝与氢氧化铝的关键技术；同时论述了利用高铝煤矸石、霞石正长岩、高硅铝土矿等非传统铝资源提取氧化铝的相关技术。下篇相关应用技术；论述了以脱硅碱液制备无机硅化合物、针状硅灰石粉体等技术，高铝粉煤灰提取稀有元素镓关键技术，利用高铝粉煤灰、高铝煤矸石及其剩余硅钙渣合成X型分子筛及制备莫来石陶瓷、微晶玻璃、矿物聚合材料、墙体材料等技术。书中对前人的相关研究成果也作了简要介绍。 本专著内容重点反映了当前有关高铝粉煤灰资源化利用技术的研究现状和重要研究进展，对国内本领域研究和相关技术的产业化发展方向具有重要参考价值。本书适合矿产资源、化工、冶金、材料等专业领域以及煤炭、电力、建材、矿产品加工等行业的科研人员和技术人员使用，也可作为高等院校相关专业的参考书。

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绪论中国铝资源与铝材工业可持续发展1
0.1中国铝土矿资源产业概况1
0.1.1铝土矿资源与储量1
0.1.2铝土矿生产与消费4
0.1.3铝土矿贸易与展望5
0.2铝土矿工业利用技术现状6
0.3非传统铝资源研究概述10
0.3.1高铝粉煤灰10
0.3.2高铝煤矸石13
0.3.3高硅铝土矿15
0.3.4霞石正长岩17
0.4提取氧化铝关键反应与过程评价19
0.4.1石灰石烧结法技术19
0.4.2碱石灰烧结法技术20
0.4.3两步碱溶法技术20
0.4.4碱溶-烧结联合法技术21
0.4.5酸浸溶出技术22
0.4.6纯碱烧结-酸浸技术22
0.5提取氧化铝新技术：预脱硅-低钙烧结法23
0.5.1基本工艺流程23
0.5.2碱法工艺综合对比评价24
0.5.3提铝技术关联产业效应27
0.6中国铝材工业可持续发展29
0.6.1中国原铝工业发展史29
0.6.2中国铝材消费与展望30
0.6.3中国铝材工业发展瓶颈32
0.6.4中国铝材工业可持续发展33
参考文献34

上篇提铝关键技术39
第1章中国高铝粉煤灰资源概述40
1.1粉煤灰概述40
1.2粉煤灰组成及物理性质41
1.2.1化学成分41
1.2.2物相组成42
1.2.3物理性质42
1.3粉煤灰的危害43
1.4粉煤灰资源化利用现状43
1.4.1生产建筑材料43
1.4.2提取空心微珠、漂珠、磁珠45
1.4.3生产多孔陶瓷滤料45
1.4.4制备莫来石陶瓷46
1.4.5制备赛隆陶瓷46
1.4.6制备微晶玻璃46
1.4.7合成分子筛47
1.4.8制取氧化铝48

第2章预脱硅-低钙烧结法提取氧化铝技术50
2.1实验原料及工艺流程50
2.1.1粉煤灰物相及化学成分50
2.1.2粉煤灰颗粒形态学52
2.1.3工艺流程54
2.2脱硅反应模拟及实验55
2.2.1实验原理55
2.2.2热力学模拟56
2.2.3实验方法57
2.2.4结果与讨论57
2.2.5脱硅反应机理63
2.2.6微量元素丰度变化64
2.3滤饼烧结及溶出铝65
2.3.1低钙烧结法原理65
2.3.2烧结反应Gibbs自由能66
2.3.3烧结实验方法68
2.3.4实验结果与讨论69
2.3.5烧结反应机理73
2.4烧结过程能耗计算74
2.4.1DSC法测定能耗基本原理75
2.4.2两种烧结反应能耗测定75
2.4.3烧结能耗热力学计算77
2.4.4DSC测定与热力学计算值对比79
2.5硅钙碱渣回收碱80
2.5.1实验原理80
2.5.2热力学模拟81
2.5.3实验过程82
2.5.4结果与讨论83
2.5.5硅钙渣产物表征86
2.6工艺过程对比及环境影响评价87
2.6.1技术可行性分析87
2.6.2工艺过程对比评价88

第3章纯碱烧结-盐酸浸出提取氧化铝技术91
3.1原料分析与工艺流程91
3.1.1原料分析91
3.1.2工艺流程93
3.2原料烧结93
3.3硅铝分离96
3.3.1pH值96
3.3.2盐酸加入量97
3.3.3酸浸温度102
3.4氯化铝溶液除杂103
3.4.1碱浸溶出105
3.4.2深度脱硅109
3.4.3除钙实验111
3.5氧化铝制备112
3.6技术可行性及环境影响评价118
3.6.1工艺流程特点118
3.6.2环境影响评价119

第4章石灰石烧结法提取氧化铝技术120
4.1工艺原理120
4.2氧化铝溶出122
4.3超细氢氧化铝制备127
4.3.1熟料自粉化与溶出氧化铝127
4.3.2表面活性剂对制备氢氧化铝的影响128
4.3.3碳化速率对制备氢氧化铝的影响128
4.3.4溶液pH值对制备氢氧化铝的影响129
4.3.5超细氢氧化铝粉体表征129

第5章碱石灰烧结法提取氧化铝技术130
5.1研究现状130
5.2工艺过程和原理131
5.2.1碱石灰烧结法基本流程131
5.2.2反应原理132
5.3结果分析与讨论135
5.3.1烧结过程135
5.3.2溶出过程137
5.3.3铝酸钠粗液脱硅138
5.3.4铝酸钠溶液碳分141
5.4工艺过程评价145

第6章纯碱烧结-碱石灰溶出提取氧化铝技术146
6.1实验原料与工艺路线146
6.1.1高铝粉煤灰原料146
6.1.2拟采取工艺路线148
6.2硅铝分离及铝酸钠溶液制备149
6.2.1原料烧结149
6.2.2硅铝分离153
6.2.3铝酸钠溶液制备159
6.3碳化分解制备超细氢氧化铝160
6.3.1实验原理160
6.3.2实验方法163
6.3.3单因素实验163
6.3.4正交实验169
6.4超细α-Al2O3粉体制备172
6.4.1实验部分172
6.4.2结果分析与讨论173