摘要：粉煤灰如果任其堆放和废弃，那么就会造成对环境的伤害，在一定程度上影响了社会的发展；由此我们必须对粉煤灰作出相应的处理。现代科学技术能从粉煤灰中提取有用的铝铁等元素，并且能对粉煤灰进行综合的利用，因而使得对环境和人类的生产生活得以保证。本文就从粉煤灰以上内容进行了详细的分析和阐述，旨在抛砖引玉。
　　关键词：粉煤灰铝铁等元素的提取利用
　　
　　
　　煤炭经过在锅炉燃烧之后，其产生的烟气从锅炉尾部排出，经过除尘器的收集作用，一种固体颗粒被遗留下来，这遗留物就是粉煤灰；而一些颗粒较大或呈块状的，从炉膛底部收集出来的称为炉底渣。一般我们所说的粉煤灰从综合利用的角度上来说也包括其在内；粉煤灰属于排量较大的工业固废物之一，对人体身体健康和环境的适宜性造成一定的影响，因而需要及时得到处置。我们国家目前的粉煤灰每年的产生量大约在五亿吨左右，如此之大的固废物如果堆放在露天得不到及时的处理，那么不仅占用了大量的土地，还有可能经过风雨天气污染空气和地下水，对社会环境造成很大的隐患，会产生不利于人们生活生产的局面。目前对粉煤灰的研究表明，其含有丰富的铝、铁等元素，并且其综合利用的价值也正在逐步得到认可。
　　一、粉煤灰化学成份和矿物质分析
　　粉煤灰是煤燃烧后生成的细灰，广义的粉煤灰也包括从炉膛底部收集的炉底渣；由各种氧化物所组成：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。不同来源的煤在不同燃烧情况下，所产生的化学成分有所区别。粉煤灰同样也包括不同比例的矿物质，非晶体矿物、晶体矿物以及未完全燃烧的碳混合物。
　　表1：粉煤灰化学成分
　　SiO2 Al2O3 TFe 烧失量 其他
　　44.78 30.10 4.70 11.78 8.64
　　从上表我们看出，含量最高的是SiO2占44.78%，其次是Al2O3占30.10%，从粉煤灰中得到Al2O3最大的障碍就是如何去硅。
　　二、提取化学、化工原料
　　2.1提取氢氧化铝和氧化铝工艺
　　粉煤灰中Al2O3含量极高，可以达到30%左右，因此从粉煤灰中进行氢氧化铝的提取有较高的经济性。从上个世纪五十年代开始，波兰格日麦克教授利用干烧结法在粉煤灰从提取了氢氧化铝，这是人类利用粉煤灰的一次创举；随后在西方生产技术发达国家也开始了这方面的研究，如酸溶沉淀法、煅烧冷却法等等。
　　
　　表2：提取Al2O3 方法
　　方法名称 温度 时间（小时） 成本 铝浸出率 碱回收率 廢渣
　　硫酸铵烧结 400°C 2 高 高 差 少
　　石灰石烧结法 1260°C～1440°C 4～6 高 低 好 多
　　碱石灰烧结法 1100°C 2 高 低 差 多
　　酸碱联合法 880°C 6 低 高 差 少
　　氟化铵助溶法 96°C 1 低 少 少 少
　　微波助溶法 950°C 高 高 高 少
　　
　　从上表我们可以看出，硫酸铵烧结法控制的成本较高，铝浸出率较好、碱回收率一般，除了实验室操作外，实际生产通常不会运用。石灰石烧结法温度控制范围是1260°C～1440°C持续时间也比较长，所消耗的能量较大，成本较高，铝回收率低；还有一个较大的弊病是在碱溶过程中，所产生的废渣较大。碱回收率较低造成硅钙渣的新渣产生，与工业化的要求相距甚远。低级生产阶段常常采用此种方法。碱石灰烧结法温度要求在1100°C，时间持续2小时左右，消耗能源较大，生产成本高，同样存在铝浸出率和碱回收率较低、废渣较多。酸碱联合法是目前针对于粉煤灰中氧化铝回收技术中最值得人们期待的，也是现在最先进的手段和方法之一，唯一的缺陷就是工业化水平不高，给应用造成一定的困难。氟化铵助溶法最大的优势就在于解决了高温烧结的问题，几乎对能耗额要求较少，氧化铝的溶出率可达97%，对回收目的达成效果好，唯一遗憾就是氧化铝在含有氟化铵和氧化铝的滤液大量流失。微波助溶法是两种工艺的结合，通过高温烧结→微波辐射原理，对溶出的效率较好，但是相对的是工艺流程非常复杂，实用性大打折扣。目前我们国家通常采用的是石灰石烧结法和碱石灰烧结法。一般的流程：Al2O3与石灰石结合成为铝酸钙(5CaO•3Al2O3和CaO•Al2O3)→650℃温度致使硅酸二钙自行粉化→碳酸钠溶液与粉化料混合，经过化学反应，达到铝和硅、钙分离→加入石灰乳液进行脱硅处理得到NaAlO2精液→碳分步骤，使Al(OH)3析出→煅烧：经1200℃煅烧，获得Al2O3。
　　2.2回收铁或磁珠
　　铁在粉煤灰中的主要以三氧化二铁、四氧化三铁和硅酸铁等形态存在。由此我们可以看出铁元素含量较高。铁的回收在现代工艺下主要是采用磁选法。其原理在于经旋流器预选之后，再利用弱磁选矿机进行分离得到高品位精铁矿。通常其品位提高到55%，铁回收率为48%，由此可以看出粉煤灰铁元素或是磁珠提取价值相当高，具有较高的经济利用价值。
　　三、粉煤灰利用途径探讨
　　3.1粉煤灰作建材
　　粉煤灰作建材主要生产烧结砖、免烧免蒸砖、硅酸盐砌块、陶粒、泡沫玻璃、蒸汽养护砖加气混凝土和水泥，有时还可以用作城市筑路、水库填坝等填充的建筑材料使用。在一般情况下，用粉煤灰做建材使用能够满足性能和成本的需要，对企业效率化的生产有极大的帮助。
　　①粉煤灰制砖
　　一是粉煤灰生产蒸汽养护砖。粉煤灰蒸养砖结构组成主要是粉煤灰占65%，以及适量的骨料生石灰和石膏。经过砖机工艺流程成型，经常压或高压蒸汽养护后烧制而成。二是粉煤灰制取免烧免蒸砖。其主要成分是粉煤灰占70%，炉底渣占15%、生石灰15%。这种比例制作出的免烧免蒸砖质量较高。三是粉煤灰生产硅酸盐砌块。粉煤灰硅酸盐砌块这个原材料主要是有粉煤灰、石灰和石膏和胶结料所组成，炉渣的配比占55%左右，粉煤灰达30%，按照制作成砖的流程进行生产。其生产出来的成品砖，能够适用于工业及民用建筑，而且在保温性能好上比粘土砖指标要高得多，而且成品砖质量轻、耐火等级高。四是粉煤灰制造加气混凝土。加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，利用水泥、石膏及铝粉等制作出来的一种轻质的混凝土，粉煤灰使用量在70%左右，由于成本低廉、性能较好，因此具有较好的社会和经济效益。
　　②粉煤灰生产水泥
　　用粉煤灰生产水泥主要成粉煤灰的角色上进行分类。一是粉煤灰作生产水泥的混合材。用粉煤灰原材料制做水泥，通常可以生产普遍硅酸
　　盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥；粉煤灰的使用量在60%到70%左右。二是粉煤灰代替粘土作生产水泥原料。在这个生产工艺中，采用与生产普通硅酸盐水泥一样的工艺，其原理主要是由于粉煤灰和粘土有着相似的化学成分。
　　③粉煤灰制泡沫玻璃和陶粒。
　　泡沫玻璃是是我们现在生活当中不可缺少的新型建筑材料，其主要成分就是粉煤灰，而且制造出来的产品，在抗压、隔热、隔音、防水各个指标上能够满足现代建筑的要求。利用80%粉煤灰结合加入胶结料和水生产而成，其质量优良、可靠性强，而且成本低廉、易于生产和加工。
　　3.2粉煤灰作替代建筑材料
　　一是作井下回填和充填矿井塌陷区。粉煤灰由于是燃烧后的产物，因此具有很好地防火隔火的效果，采用粉煤灰注浆充填采空区可以达到防火减灾的效果，同时还能够由于相对摩擦力在大小减少了地表的相对移动。因此也就能够在实际的矿井生产过程当中起到了加强的作用，不仅维护了巷道的安全性，还有利于厚煤层分层开采，以效率有所帮助。二是利用粉煤灰填方造地，粉煤灰的比例在四成左右。三是筑路。传统筑路的方式是采用碎石进行填补，现代工艺当中可以借用石灰、粉煤灰和一定的碎石来使用，一方面能够使得工作的质量有所提高，另一方面还能够提高施工的效率降低成本。目前在我们国家已经开始广泛的使用这种方式来提高修筑公路的速度。四是粉煤灰在砂浆中代替部分水泥、石灰或砂。在建筑工程当中砂浆的使用量非常之大，利用粉煤灰替代砂浆能够降低生产成本，并且能够在一定程度上节约了水泥的用量，每立方米可节约水泥达到50至100公斤。
　　3.3生产磁性复混化肥
　　用粉煤灰生产磁性复混化肥，是一种传统手法转向现代科技的一种体现；通常粉煤灰制作的慈心复合肥中的磁性能刺激作物的生长，长期使用能够活化土壤，提高作物根系对土壤中养分的吸收。粉煤灰化学成分较为丰富，除有N、P、K三种肥料外，同时还有Si、Fe、Al、Mg、Ca、B、Zn、Mn和Cu等作物所需的微量元素。对生产农作物有着明显的辅助作用，并且能够长期有效，可持续性发展，这无疑是有利的表现。
　　3.4其他
　　粉煤灰的应用还有其他很多方面；由于现代科技的发展，技术的运用能力越来越强，因此对粉煤灰的综合利用手段和技术还在不断的扩展当中，研究者目前对粉煤灰的综合利用，还凸显在粉煤灰污水处理的应用、粉煤灰烟气脱硫、粉煤灰的水质过滤、粉煤灰的吸尘吸烟等等。
　　四、结语
　　在一定程度上说，粉煤灰就像一把双刃剑，如果没有得到有效的利用和开发，那么就有可能对我们的环境造成污染、对我们的人体身体健康造成损害；如果我们能够利用粉煤灰的组成特点和相关的技术手段，就能够使得粉煤灰被人类所使用，发挥出“重生”的作用。在实际运用当中，对粉煤灰的综合利用，我们一定要按照相关的标准和流程规范地进行设计和施工，保证以粉煤灰为原材料的产品质量；相关部门也要对粉煤灰生产的产品进行定期的检测，防止风险的产生。
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