GB-T編制說明-循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范 高鋁粉煤灰提取氧化鋁

一、任務(wù)來源

根據(jù)“典型產(chǎn)業(yè)鏈資源循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究”（2016年度

國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃“國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)（NQI）的共性技術(shù)研究與應(yīng)用”

重點(diǎn)專項(xiàng)，項(xiàng)目編號(hào)：2016YFF0201602）支撐，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、

內(nèi)蒙古自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化院、山東省標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)共

同參與《循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范高鋁粉煤灰提取氧化鋁》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的起

草編制工作。同時(shí)，《循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范高鋁粉煤灰提取氧化鋁》標(biāo)

準(zhǔn)被列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)《2018年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃》，項(xiàng)

目編號(hào)為20182141-T-469，技術(shù)歸口單位為全國(guó)產(chǎn)品回收利用基礎(chǔ)

與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。

二、起草目的及意義

（一）我國(guó)鋁土礦資源儲(chǔ)量現(xiàn)狀

我國(guó)目前鋁土礦資源短缺。截止2016年底，我國(guó)查明鋁土礦資

源儲(chǔ)量（礦石）為48.52億t，2010-2015年，中國(guó)鋁土礦資源開采

量很大。我國(guó)鋁土礦儲(chǔ)量占世界鋁土礦儲(chǔ)量不足3%，但礦上產(chǎn)量占

世界的比例卻高達(dá)15%以上，位列世界第2位，采儲(chǔ)比在全球?qū)儆谧?/p>

高水平，鋁土礦資源過度開采情況嚴(yán)重，這將導(dǎo)致后續(xù)急需大規(guī)模供

應(yīng)的能力不斷削減。按目前儲(chǔ)量8.3億t、礦山年產(chǎn)量0.48億t/年

計(jì)算，中國(guó)鋁土礦資源靜態(tài)保障年限近為17年，保障程度有限，屬

鋁土礦資源短缺國(guó)家。

（二）高鋁粉煤灰的資源特性

粉煤灰的化學(xué)成分是粉煤灰品質(zhì)評(píng)價(jià)和分級(jí)的主要依據(jù)之一。我

國(guó)常規(guī)粉煤灰中Al2O3的波動(dòng)范圍16.5%-35.4%，平均值27.1%。在我

國(guó)鋁土礦等級(jí)劃分中，Al2O3含量達(dá)40%即歸入三級(jí)鋁土礦。因此，粉

煤灰中Al2O3含量高于40%既是高鋁粉煤灰，是一種寶貴的再生含鋁礦

物資源。另外，托電高鋁粉煤灰中鎵的含量為80ppm-108ppm，達(dá)到

了工業(yè)品位。

高鋁粉煤灰的成分主要來自煤中的高嶺石和勃姆石等礦物，在鍋

爐高溫?zé)釀?dòng)力學(xué)條件下，這些礦物經(jīng)過分解、燒結(jié)、熔融及冷凝等物

流化學(xué)過程。高嶺石脫水分解為二氧化硅及氧化鋁，伴隨著受熱溫度

不斷升高，分解后的二氧化硅和氧化鋁發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)生成莫來石和

非晶態(tài)氧化硅；勃姆石受熱脫水形成剛玉，顯微鏡下可見針狀莫來石

微晶和短柱狀剛玉微晶。由于勃姆石這些礦物質(zhì)點(diǎn)并沒有完全熔融為

鋁硅酸鹽溶體和高嶺石的熔點(diǎn)較高，以及煤粉顆粒在高溫區(qū)滯留的時(shí)

間很短，大部分顆粒僅部分熔融，且粘度較大，因而不能像常規(guī)飛灰

那樣，由于溶體表明張力的作用形成大量玻璃微珠，而是以近球形和

其它不規(guī)則顆粒為主，礦物顆粒粒徑的減小使得形成高溫溶體的比例

增加，球形顆粒也相應(yīng)增多。

由高鋁粉煤灰的XRD圖譜（圖1）看出，其結(jié)晶相為莫來石和剛

玉，非晶態(tài)隆起區(qū)的中心位于22°左右，這與鱗石英和方石英朱峰

的2θ角位置相溫和，所以該粉煤灰玻璃相應(yīng)以非晶態(tài)SiO2為主。

圖1高鋁粉煤灰的XRD分析

XRD定量分析結(jié)果表明（表3），高鋁粉煤灰中結(jié)晶相的含量高

于玻璃相，其中莫來石的含量高達(dá)61%，而未見石英石。而常規(guī)粉煤

灰以玻璃相為主。含有少量莫來石和方石英，玻璃體在高溫煅燒時(shí)儲(chǔ)

藏了較高的化學(xué)內(nèi)能，是粉煤灰活性的主要來源。

表3：高鋁粉煤灰X射線衍射分析結(jié)果，%

樣品莫來石剛玉石英非晶質(zhì)磁鐵礦赤鐵礦

高鋁粉煤灰6114-25--

常規(guī)粉煤灰21.1-8.160.42.81.1

高鋁粉煤灰的化學(xué)成分、礦物成分和顯微結(jié)構(gòu)等特征，與常規(guī)

粉煤灰有明細(xì)差異，這些特性是確定其資源化利用工藝技術(shù)的關(guān)鍵。

（三）高鋁粉煤灰應(yīng)用價(jià)值

我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，供暖，發(fā)電，冶煉以及

許多其他行業(yè)和生活中都要用到煤炭，煤炭在我國(guó)的開采量消費(fèi)量呈

現(xiàn)日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。雖然煤燃燒滿足了生活、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的許多需求，

但卻帶來了許多環(huán)境問題。大氣污染，資源耗竭，生態(tài)破壞以及固體

廢物的產(chǎn)生等都與煤燃燒有很大的關(guān)系。煤炭生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量

的煤基固廢，例如粉煤灰，而全國(guó)火電廠每年粉煤灰的排放量達(dá)到數(shù)

億t，而內(nèi)蒙古中西部、山西北部等地區(qū)的煤炭資源中有豐富的含鋁

礦物，發(fā)電后產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量達(dá)40-50%。與我國(guó)中低鋁

土礦的品位接近，是國(guó)內(nèi)外罕見的再生含鋁礦物資源，可用于提煉氧

化鋁和硅鋁合金等有色金屬產(chǎn)品。截止到2014年內(nèi)蒙古中西部、山

西北部等地積存的高鋁粉煤灰總量已經(jīng)超過1億t，而且每年還在以

約2500萬t的幅度增長(zhǎng)。堆存的高鋁粉煤灰，不僅占用大量寶貴的

土地資源，且易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵，對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量造成危害，給當(dāng)?shù)鼐?/p>

民生活環(huán)境帶來較大影響。利用高鋁粉煤灰提取氧化鋁，減少堆存，

對(duì)減輕環(huán)境污染，節(jié)約土地資源具有重要作用。每3.5t煤產(chǎn)生1t粉

煤灰估算，500億t高鋁煤燃燒后可產(chǎn)生粉煤灰140多億t，開發(fā)價(jià)

值很高。如將1億噸高鋁煤炭全部用于就地發(fā)電，可滿足1500萬千

瓦外送電廠和1500萬千瓦鋁廠動(dòng)力車間的燃料需求，產(chǎn)出的3000萬

噸高鋁粉煤灰可提取1200萬噸氧化鋁，氧化鋁進(jìn)一步深加工可生產(chǎn)

600萬噸電解鋁及深加工產(chǎn)品，同時(shí)還可產(chǎn)出900萬噸活性硅酸鈣。

初步測(cè)算，1億噸高鋁粉煤灰資源綜合開發(fā)利用可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值1500億

元，使高鋁粉煤灰資源增值近10倍；實(shí)現(xiàn)利稅300億元，同時(shí)直接

增加就業(yè)3萬人，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展就業(yè)3萬人，減少煤炭外運(yùn)6000

萬噸。通過高鋁煤炭—電力—氧化鋁—鋁深加工的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，

實(shí)現(xiàn)了資源價(jià)值的最大化。

（四）高鋁粉煤灰提鋁標(biāo)準(zhǔn)化意義

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，其核心

是資源的高效利用和循環(huán)利用，以“減量化、再利用、資源化”為原

則，以“低消耗、低排放、高效率”為目標(biāo)，構(gòu)筑“資源—產(chǎn)品—廢

棄物—再生資源”的閉路循環(huán)，有效利用資源和減少?gòu)U棄物排放，實(shí)

現(xiàn)對(duì)“大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)、大量廢棄”的傳統(tǒng)增長(zhǎng)模式的徹底轉(zhuǎn)變。

長(zhǎng)期以來，鋁土礦資源和能源一直是制約我國(guó)鋁工業(yè)發(fā)展的兩個(gè)主要

瓶頸，為克服鋁工業(yè)發(fā)展面臨的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙重壓力，必須大力發(fā)

展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走行業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路。

隨著我國(guó)大規(guī)模的基建投資和工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)鋁

產(chǎn)品的消費(fèi)需求迅猛增長(zhǎng)，2011年國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)高

鋁粉煤灰資源開發(fā)利用指導(dǎo)意見》，高鋁粉煤灰提取氧化鋁循環(huán)經(jīng)濟(jì)

產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，技術(shù)也日趨成熟。從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁，不僅

可改變我國(guó)鋁土資源貧乏、嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)鋁產(chǎn)業(yè)

可持續(xù)發(fā)展能力有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本標(biāo)準(zhǔn)研制以提高資源循

環(huán)利用率為出發(fā)點(diǎn)，圍繞我國(guó)典型資源高鋁煤炭及煤-電-鋁產(chǎn)業(yè)鏈特

色及標(biāo)準(zhǔn)需求，以產(chǎn)業(yè)典型廢棄物高鋁粉煤灰為研究對(duì)象，制定循環(huán)

鏈接技術(shù)規(guī)范高鋁粉煤灰提取氧化鋁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將有效指導(dǎo)高鋁粉

煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，支撐產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)廢棄資源循環(huán)利用，實(shí)

現(xiàn)產(chǎn)業(yè)循環(huán)鏈接。

二、高鋁粉煤灰產(chǎn)業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

（一）國(guó)際國(guó)外現(xiàn)狀

在20世紀(jì)50年代，波蘭克拉科夫礦冶學(xué)院格日麥克教授以高鋁

煤矸石或高鋁粉煤灰（Al2O3＞30%）為主要原料，采用石灰石煅燒法，

從中提取氧化鋁并利用其殘?jiān)a(chǎn)硅酸鹽水泥，取得了一些研究成

果，并于1960年在波蘭獲得兩項(xiàng)專利。

美國(guó)采用Ames法（石灰燒結(jié)法），年處理粉煤灰30萬t，Al2O3

提取率為80%。美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已完成DAL法（酸浸法）從粉

煤灰中提取各種金屬、殘?jiān)魈盍系难芯?。此外美?guó)還將粉煤灰摻入

鋁中，提高鋁的產(chǎn)量，降低成本、增加硬度、改善可加工性及提高耐

磨性。

（二）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代至80年代，安徽冶金科研所和合肥水泥研究所

提出用石灰石燒結(jié)-碳酸鈉溶出工藝從粉煤灰中提取氧化鋁、其硅鈣

渣用作水泥原料的工藝路線，于1982年2月通過專家鑒定。

寧夏自治區(qū)建材研究院在90年代前后展開了堿-石灰燒結(jié)法從

粉煤灰中提取氧化鋁的研究，其特點(diǎn)之一就是先對(duì)粉煤灰進(jìn)行脫硅處

理之后再采用堿-石灰燒結(jié)法從中提取氧化鋁。

近年來，大唐國(guó)際再生資源公司及內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團(tuán)有限

公司分別建立了高鋁粉煤灰提取氧化鋁示范項(xiàng)目，成功實(shí)現(xiàn)了將粉煤

灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)化，兩家公司分別獲得了相關(guān)專利，對(duì)于提取氧化

鋁后硅鈣渣的處理也有相關(guān)專利。目前內(nèi)蒙古正在實(shí)施的粉煤灰提取

氧化鋁中試生產(chǎn)線項(xiàng)目共有4個(gè)（即神華鄂爾多斯電力冶金股份有限

公司、開元生態(tài)鋁業(yè)、華電集團(tuán)）。大唐和蒙西集團(tuán)采用的均為堿式

燒結(jié)法，大唐采用的為預(yù)脫硅堿石灰燒結(jié)法，蒙西集團(tuán)采用的石灰燒

結(jié)法。目前也僅有大唐成功實(shí)現(xiàn)了將粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)化。

（二）標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前在國(guó)內(nèi)與鋁行業(yè)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有《冶金級(jí)氧化鋁》（YS/T

803-2012）、《氫氧化鋁》（GB/T4294-2010）、《電解鋁企業(yè)單位產(chǎn)品

能源消耗限額》（GB21346）、《氧化鋁企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》

（GB25327）、《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25465）、《清潔生產(chǎn)標(biāo)

準(zhǔn)氧化鋁業(yè)》（HJ473）、《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電解鋁業(yè)》（HJ/T187）、

《循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)鋁行業(yè)》（GB/T33858-2017）、《鋁行業(yè)規(guī)范條件》

等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但還沒有高鋁粉煤灰資源化利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

三、與有關(guān)法律法規(guī)的關(guān)系

符合《粉煤灰綜合利用管理辦法》，符合GB25465《鋁工業(yè)污染

物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB18599《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制

標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

與《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》的關(guān)系：該法明確要求，

國(guó)務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化主管部門會(huì)同國(guó)務(wù)院循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合管理和環(huán)境保

護(hù)等有關(guān)主管部門建立健全循環(huán)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系，制定和完善節(jié)能、節(jié)

水、節(jié)材和廢物再利用、資源化等標(biāo)準(zhǔn)。

四、主要起草工作過程

（一）成立起草任務(wù)工作組

為了開展項(xiàng)目任務(wù)研究，內(nèi)蒙古自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化院積極組織成立任

務(wù)工作組，明確工作組成員分工及計(jì)劃安排，制定任務(wù)管理工作總體

方案等重要事宜。與課題承擔(dān)單位簽訂任務(wù)書，明確任務(wù)分工，按計(jì)

劃全面啟動(dòng)任務(wù)研究工作。

（二）確定工作計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)制定原則

按照工作任務(wù)要求，工作組對(duì)任務(wù)進(jìn)行了分解，制定了標(biāo)準(zhǔn)起草

工作計(jì)劃和任務(wù)分工表。

為保證標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和適用性，標(biāo)準(zhǔn)起草任務(wù)工作組在充分討論

和研究的基礎(chǔ)上，明確了指標(biāo)選擇與確定的以下原則：

1.系統(tǒng)性原則。以國(guó)家現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)為基礎(chǔ)，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有

高鋁粉煤灰提取氧化鋁循環(huán)利用的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)及技術(shù)調(diào)研結(jié)果確

定主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，系統(tǒng)分析，將總指標(biāo)逐層分解，達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)

化。

2.科學(xué)性原則。面向行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從高鋁粉煤

灰提取氧化鋁的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益多方面出發(fā)，全面反

映企業(yè)開展循環(huán)水平。根據(jù)這一原則，要求指標(biāo)的概念要明確，內(nèi)涵

和外延要清楚，統(tǒng)計(jì)和計(jì)算方法要科學(xué)，技術(shù)水平與生產(chǎn)實(shí)際要相統(tǒng)

一。

3.可行性和可操作性原則。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系簡(jiǎn)繁適中，計(jì)算評(píng)價(jià)方

法簡(jiǎn)便易行，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，盡可能與現(xiàn)行計(jì)劃口徑、統(tǒng)計(jì)口徑、

會(huì)計(jì)核算口徑相一致。

（三）開展標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)

截至目前，內(nèi)蒙古標(biāo)準(zhǔn)化院參與了課題組的4次季度會(huì)議及一次

中期檢查會(huì)，并組織承辦了第三次會(huì)議。此外，內(nèi)蒙古標(biāo)準(zhǔn)化院召集

大唐國(guó)際高鋁煤炭研發(fā)中心、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、建材檢測(cè)機(jī)構(gòu)、建材相

關(guān)生產(chǎn)企業(yè)等單位分別于2016年12月、2017年2月、2017年4月、

2017年5月召開了4次標(biāo)準(zhǔn)研討會(huì)，就高鋁粉煤灰提取氧化鋁標(biāo)準(zhǔn)、

產(chǎn)業(yè)鏈其他廢棄物利用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研討，推進(jìn)了任務(wù)中標(biāo)準(zhǔn)的研制和

標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，并為進(jìn)一步開展標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用試點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。

（四）形成標(biāo)準(zhǔn)草案

按照工作計(jì)劃和工作方案要求，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組首先收集和梳理

了國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究進(jìn)展和先進(jìn)國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)等文獻(xiàn)資料，掌

握了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀；并對(duì)我國(guó)現(xiàn)有循環(huán)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)鋁行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)

中的術(shù)語(yǔ)、分級(jí)方法和分級(jí)指標(biāo)等技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了歸納和總結(jié)，為標(biāo)

準(zhǔn)文本的編制奠定理論基礎(chǔ)。分別于2016年7月、2017年5月、2018

年6赴大唐國(guó)際再生資源開發(fā)有限公司進(jìn)行了高鋁粉煤灰產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

調(diào)研。同時(shí)，在2018年5月赴神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司進(jìn)行了酸

法提取氧化鋁技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。

與大唐國(guó)際高鋁煤炭研發(fā)中心共同開展了高鋁粉煤灰提取氧化

鋁產(chǎn)業(yè)鏈廢棄物硅鈣渣循環(huán)利用標(biāo)準(zhǔn)研究，共同起草發(fā)布了《硅鈣渣

粉煤灰穩(wěn)定材料路面基層應(yīng)用規(guī)范》、《用于水泥中的硅鈣渣》、《用于

混凝土和砂漿中的硅鈣渣復(fù)合礦物摻合料》3項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了“粉

煤灰循環(huán)利用標(biāo)準(zhǔn)體系”框架，該體系包括基礎(chǔ)通用、收集儲(chǔ)存運(yùn)輸、

循環(huán)利用技術(shù)、廢棄物處置、綜合評(píng)價(jià)等5個(gè)子體系。同時(shí)，匯總了

現(xiàn)行或計(jì)劃中的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，共梳理國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)22項(xiàng)（其

中國(guó)標(biāo)計(jì)劃6項(xiàng)），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)15項(xiàng)。經(jīng)過梳理形成標(biāo)準(zhǔn)草案。

（五）形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿

2018年9月，形成了循環(huán)鏈接技術(shù)規(guī)范高鋁粉煤灰提取氧化鋁

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。

五、標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

圍繞我國(guó)典型資源高鋁煤炭及煤-電-鋁產(chǎn)業(yè)鏈特色及標(biāo)準(zhǔn)需求，

以產(chǎn)業(yè)典型廢棄物高鋁粉煤灰為研究對(duì)象，開展高鋁粉煤灰提取氧化

鋁廢棄物循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。通過梳理企業(yè)現(xiàn)有高鋁粉煤灰

提取氧化鋁循環(huán)利用的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)及技術(shù)、安全環(huán)保要求等，形成

高鋁粉煤灰提取氧化鋁典型廢棄物循環(huán)利用技術(shù)規(guī)范。

由于目前僅有大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司實(shí)現(xiàn)高鋁粉煤灰提取

氧化鋁規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，生產(chǎn)的氧化鋁符合YS/T803-2012《冶

金級(jí)氧化鋁》，完全鏈接應(yīng)用于下游電解鋁產(chǎn)業(yè)。故本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容

依托于大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司的高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)。

（一）術(shù)語(yǔ)定義

1.高鋁粉煤灰：Al2O3含量大于40%，Al2O3與SiO2質(zhì)量比大于1.20

的粉煤灰。

2.預(yù)脫硅效率：粉煤灰中進(jìn)入液相的SiO2占原粉煤灰中的SiO2的

質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（%），表示用?S。根據(jù)定義，預(yù)脫硅效率表示為：

?S=1-（Al2O3/SiO2）原灰/（Al2O3/SiO2）脫硅灰。

3.溶出率：進(jìn)入液相中的物質(zhì)量占原固體中該物質(zhì)量的質(zhì)量百分

數(shù)。

4.苛性比值：鋁酸鈉溶液中苛性堿與氧化鋁的分子比，表示用

αk。

5.硅量指數(shù)：鋁酸鈉溶液中氧化鋁與氧化硅的質(zhì)量比。

6.種分分解率：種子分解過程析出氫氧化鋁中的氧化鋁占原精液

中所含氧化鋁的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，表示用?S。根據(jù)定義，種分分解率表

示為：?S=1-αk精液/αk母液。

注：αk:苛性比值。

7.碳分分解率：碳酸化分解過程析出氫氧化鋁中的氧化鋁占原精

液所含氧化鋁的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，表示用?S。根據(jù)定義：碳分分解率表示

為：?S=1-Al2O3母液×（NT母液/NT精液）/Al2O3精液。

注：NT=Nk+Nc；Nk:苛堿（Na2Ok）；Nc：碳?jí)A（Na2Oc）。

（二）技術(shù)原理

粉煤灰提取氧化堿法工藝以高鋁煤炭燃燒發(fā)電產(chǎn)生的粉煤灰為

原料，經(jīng)過粉煤灰預(yù)脫硅處理、合成偏鋁酸鈉、析出氫氧化鋁、生成

氧化鋁等主要工藝環(huán)節(jié)。

（三）原料

原料技術(shù)要求具體見表1。

表1.原料技術(shù)要求

名稱技術(shù)要求備注

高鋁粉煤灰Al2O3≥40%；A/S≥1.20；附水≤15%

石灰石CaO≥51%；SiO2≤2%；MgO≤1.5%。

液堿NaOH≥30%；Na2CO3≤0.06%；NaCl≤0.01%

注：A/S：固體物料中Al2O3與SiO2的質(zhì)量比，下同。

（四）工藝過程與控制條件

1.預(yù)脫硅處理

采用NaOH對(duì)粉煤灰中的非晶態(tài)SiO2進(jìn)行浸出，液固分離、洗滌后

即得到硅酸鈉溶液和脫硅粉煤灰。硅酸鈉溶液與石灰乳反應(yīng)生成活性

硅酸鈣固體，液固分離洗滌后得到含水的活性硅酸鈣固體和NaOH母

液，含水的活性硅酸鈣經(jīng)烘干得到副產(chǎn)品活性硅酸鈣，NaOH母液經(jīng)蒸

發(fā)循環(huán)使用。

經(jīng)預(yù)脫硅提高固體物料中Al2O3與SiO2的質(zhì)量比后的脫硅粉煤灰

與Na2CO3、石灰（石）等進(jìn)行配料燒結(jié)，形成以Na2O?Al2O3、Na2O?Fe2O3、

2CaO?SiO2、CaO?TiO2為主的固體熟料。

固體熟料經(jīng)溶出液固分離洗滌后即得到含硅的鋁酸鈉溶液（粗

液）和以2CaO?SiO2為主的硅鈣渣副產(chǎn)品。

（1）預(yù)脫硅

——循環(huán)堿液：Na2Ok=100±10g/l。

——反應(yīng)條件：固含380～420g/l；反應(yīng)溫度120±5℃；反應(yīng)時(shí)間

30min。

——液固分離洗滌：宜采用強(qiáng)制液固分離設(shè)備、逆向洗滌流程。

——硅酸鈉溶液：Nk=45～60g/l；SiO2濃度≥43g/l；浮游物≤

0.03g/l。

——脫硅灰：Na2O≤4.5%,A/S≥2.0；預(yù)脫硅效率：≥30%。

（2）活性硅酸鈣制備

——石灰乳:CaOf≥180g/l；固含≤240g/l。

——固體分子比控制：[C/S]=0.95～1.05。

注：[C/S]：固體物質(zhì)中CaO與SiO2的分子比，下同。

——合成反應(yīng)條件：溫度85～95℃；時(shí)間0.50～1.0h。

——烘干條件：宜采用熱風(fēng)爐進(jìn)行懸浮烘干；烘干溫度600～700℃。

——硅酸鈣：CaO≥40%；SiO2≥40%；Na2O≤1.50%；灼減≤2%；白度

≥85%。

（3）生料配制及熟料指標(biāo)控制

——生料漿：

a)水分≤43%；

#

b)粒度+120≤14%；

c)固定碳1.50～3.0%；

d)[N/R]=(0.96±0.30)+k1，其中，k1為生、熟料[N/R]的差值；

注：[N/R]：固體物料中Na2O與Al2O3和Fe2O3的分子比，下同。

e)[C’/S]=(1.96±0.30)+k2，其中，k2為生熟料[C’/S]的差值；

注：[C’/S]：固體物料中CaO與SiO2和TiO2的分子比，下同。

f)A/S≥1.50；

g)[F/A]=0.02～0.04。

——熟料燒結(jié)，宜采用回轉(zhuǎn)窯類燒結(jié)設(shè)備：溫度1200～1300℃；時(shí)

間大于2h。

——熟料質(zhì)量：Al2O3含量≥25%；[N/R]=(0.96±0.30)；[C/S]=(1.96

±0.30)；?A標(biāo)≥91.00%；?N標(biāo)≥93.00%。

（4）熟料溶出及硅鈣渣洗滌

——溶出液：Al2O3=90～110g/l；Nc=15～20g/l；ak=1.15～1.23。

——溶出條件：宜采用兩段溶出工藝，溫度80℃，粒度+60#≤15%、

+160#≥30%。

——硅鈣渣洗滌：宜采用強(qiáng)制分離設(shè)備和重力分離設(shè)備的組合流程，

洗水溫度≥90℃。

——硅鈣渣：?A凈≥88.00%；?N凈≥92.00%；水分≤35%；Al2O3≤6.8%；

CaO≥55%；Na2O≤2.5%。

2.脫硅析出氫氧化鋁

含硅的鋁酸鈉溶液（粗液）經(jīng)過一段脫硅，形成水合鋁硅酸鈉，

部分液量進(jìn)行種子分解析出氫氧化鋁,其余進(jìn)行二段脫硅，所得溶液

通過碳酸化分解析出氫氧化鋁。碳酸化解后的母液部分進(jìn)熟料溶出進(jìn)

行工藝參數(shù)的調(diào)整，大部分經(jīng)蒸發(fā)回頭配料使堿循環(huán)使用，種分母液

經(jīng)蒸發(fā)后進(jìn)入粗液精制（脫硅）進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整。

（1）粗液精制（脫硅）

一段脫硅

——脫硅原液：ak=1.48～1.52；種子固含60～90g/l。

——脫硅條件：溫度155±5℃；時(shí)間≥2h。

——一段精液：硅量指數(shù)≥300；浮游物≤0.012g/l。

二段脫硅

——石灰乳：CaOf≥180g/l；CaO≤240g/l。

——脫硅條件：溫度≥95℃；時(shí)間4h。

——二段精液：硅量指數(shù)≥550。

（2）分解

種子分解

——一段精液：Al2O3≥90g/l；硅量指數(shù)≥300；浮游物≤0.012g/l。

——分解條件：固含400～500g/l；分解時(shí)間≥5