粉煤灰主要是发电厂燃煤燃烧后的产物，粉煤灰中除了未燃炭，还有大量的SiO2和Al2O3，其中Al2O3的含量达到30%以上，某些地区的高铝粉煤灰中Al2O3甚至高达50%，是代替铝土矿的理想材料。
目前，粉煤灰中铝回收技术主要是湿法浸出，包括酸浸法、碱浸法、酸碱联合法等。
1、碱法工艺
粉煤灰碱法回收铝主要以烧结法为主，先将粉煤灰与烧结剂的混合料在高温下烧结，然后采用湿法浸出烧结熟料，浸出液经脱硅、沉淀、焙烧等过程得到氧化铝。
该方法目前采用最多的烧结剂是石灰石和碱石灰，存在产渣量大、能耗高和铝浸出率低的问题，是传统粉煤灰碱法回收铝工艺的致命性缺点。
预脱硅－碱石灰烧结法在一定程度上可以减少产渣量和提高铝浸出率。该工艺的预脱硅处理可以使粉煤灰的硅含量下降40%左右，灰中铝硅比得到大幅度提高，从而减少了烧结剂的用量，使产渣量降低70%左右，但预脱硅增加了工艺的复杂性，且不可避免会损失部分氧化铝，使铝的总回收率有所降低。
为了降低能耗，许多学者开发了一些新型工艺技术。Zhang等采用微波加热辅助烧结粉煤灰与石灰石混合料，微波辅助加热技术大幅度降低了工艺能耗，但微波加热设备价格一般比较昂贵，整体经济性尚需论证。Sun等提出了一种预脱硅－混合碱浸出的方法，先用低浓度的NaOH溶液处理粉煤灰，然后用NaOH+Ca(OH)2混合碱溶液从预脱硅粉煤灰提取铝，在最优条件下，Al的提取率可达92%。该方法以强碱溶出替代高温烧结，能耗较小，但其耗碱量较大。
2、酸法工艺
粉煤灰酸法回收铝主要以酸浸工艺为主，先采用盐酸或硫酸对粉煤灰进行浸出，粉煤灰中氧化铝与酸反应生成AlCl3或Al2(SO4)3进入酸浸液，然后酸浸液经除杂、结晶、焙烧等过程得到氧化铝。
CFB粉煤灰中铝的活性普遍较高，采用直接酸浸法即可获得较高的铝浸出率。李文清等以CFB粉煤灰为原料，采用HCl浸出，Al的浸出率达到了85.84%。与CFB粉煤灰相比，PC粉煤灰中的铝主要以莫来石和刚玉形式存在，酸溶活性较差。因此需要在浸出前对粉煤灰进行活化预处理，使灰中的莫来石和刚玉转化为酸溶相，从而获得较高的铝浸出率。张云峰等采用(NH4)2SO4在400℃下活化PC粉煤灰，然后使用HCl浸出，Al的提取率达到85.4%。Li等以NaCl为活化剂，HCl为浸出剂，Al的提取率超过90%。
在酸浸出的过程中，Fe、Ca等杂质元素随Al一起进入酸浸液，酸浸液中金属离子众多，使Al和杂质元素实现高效分离得到高纯度的富铝液，一直是铝回收过程中的研究重点。目前，主要采用的方法有溶剂萃取法和树脂吸附法。
贾光林等采用N503+TBP+正辛醇萃取体系对酸浸液进行除铁试验，在最优条件下，铁的去除率高达99.8%。溶剂萃取法设备简单、处理量大、成本低，可以获得较高除铁率，但强酸环境对萃取有机相溶损严重、对萃取设备腐蚀性强，目前很难实现工业化生产。
李世春等采用树脂吸附法对酸浸液进行了除铁中试试验，Fe的去除率高达99.63%。王爱爱等比较了多种从酸浸液中除钙的方法，结果表明，树脂除钙法效果最佳，Ca的去除率高达99.2%。
国家能源集团在粉煤灰盐酸法生产氧化铝过程中，酸浸液除铁和除钙均采用了树脂吸附法，取得了比较好的效果，产品氧化铝中Fe含量不大于0.002%，Ca含量不大于0.03%。与溶剂萃取法相比，树脂吸附法效率高、操作环境好，但存在处理能力有限，投资成本比较高的缺点，整体经济性不佳。
3、酸碱联合法
酸碱联合法主要是Na2CO3和粉煤灰按比例烧结，熟料用烯酸溶解后，得到的含铝溶液加入NaOH调节pH值得到NaAlO2溶液，煅烧后得到Al2O3产品。
蒋训雄等研究人员以高铝粉煤灰为原料，采用酸碱联合法从粉煤灰中提取氧化铝，氧化铝提取率达92.46%；宗燕兵等研究人员将造块焙烧引入酸碱联合法，在碱灰比为0.6、焙烧温度为825℃、焙烧时间为150min、硫酸浓度为3mol/L、酸浸温度为70℃、酸浸时间为100min的最优条件下氧化铝浸出率为84%。
4、其他方法
除了研究比较多的碱法和酸法工艺外，陆续出现了一些新型的粉煤灰提铝工艺，如水化学法、真空热还原法、碳热氯化法等。
水化学法的优点是铝提取率高、能耗低、硅渣易分解，但相对高的碱浓度导致浆料的黏度很高，不利于浆料的流动;另外，反应介质的循环效率比较低，造成物耗比较大。真空热还原法与传统的烧结工艺相比，几乎没有二次污染物，更加绿色环保。
碳热氯化法与酸碱法相比，不产生酸、碱、水、渣废物，循环中可使用氯气作为原料，且在提铝的同时提取了硅、钙和钛，实现了粉煤灰中多种元素的协同提取。
但真空热还原法和碳热氯化法目前还处于实验室小试研究阶段，能否适用于工业化还需进一步验证。
资料来源：《武飞乐,李世春.粉煤灰中铝、镓、锂回收技术研究进展[J].中国有色冶金,2023,52(02):116-125》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
|
