應(yīng)加大力度開展粉煤灰高技術(shù)高附加值產(chǎn)品研發(fā)
我國(guó)是全球第一產(chǎn)鋁大國(guó)，2008年產(chǎn)出原鋁1318萬噸，占全球總產(chǎn)量的33.4％；同時(shí)也是全球第一消費(fèi)大國(guó)，2008年消費(fèi)量達(dá)1260萬噸，占全球總消費(fèi)量的32.89％。但我國(guó)鋁土礦資源量卻只占全球的3％，另一方面，粉煤灰開發(fā)利用是國(guó)內(nèi)重要鋁資源之一，相當(dāng)于一個(gè)特大型鋁礦。如能加大投資力度，其潛力、前景不可限量。
高附加值利用尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模
近年來，科技工作者著眼于粉煤灰理化特性，進(jìn)行高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品研發(fā)，從粉煤灰中提取氧化鋁、羥基硅、固態(tài)鋁酸鈉、硅酸鋁、硅酸鉀、莫來石、水泥助磨劑、稀土農(nóng)肥等，已日益為人們所重視，前景十分廣闊。
粉煤灰的化學(xué)成分主要是二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣以及其他堿金屬氧化物和稀有元素。其中三氧化二鋁含量較高的粉煤灰被稱為高鋁粉煤灰，具有很高的開發(fā)利用價(jià)值。依據(jù)目前技術(shù)水平，含三氧化二鋁30％以上的就可視為高鋁粉煤灰。
普通粉煤灰三氧化二鋁含量平均為25％～28％，我國(guó)35處粉煤灰樣品三氧化二鋁平均含量為27.1％。國(guó)外粉煤灰亦大體類似，日本粉煤灰三氧化二鋁平均含量為25.86％，美國(guó)為20.81％，英國(guó)為26.99％，德國(guó)為24.93％，只有波蘭高達(dá)32.39％。
上世紀(jì)60年代，波蘭人曾以石灰石燒結(jié)法制取氧化鋁，我國(guó)安徽、寧夏、江蘇等地也曾以類似方式作過試驗(yàn)，在提取氧化鋁同時(shí)生產(chǎn)活性硅酸鈣，但未能形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)。
技術(shù)研發(fā)不斷突破，應(yīng)用領(lǐng)域不斷開拓
經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)，兩年前，內(nèi)蒙古鄂爾多斯以高鋁粉煤灰為原料，用石灰石燒結(jié)法在制取氧化鋁同時(shí)聯(lián)產(chǎn)水泥項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。項(xiàng)目投資18億元，年產(chǎn)氧化鋁40萬噸，近期即將投產(chǎn)。去年初，大唐國(guó)際托克托電廠與同方環(huán)境公司合作，利用托克托電廠粉煤灰制取氧化鋁聯(lián)產(chǎn)羥基硅及電熱法煉制鋁硅鈦合金技術(shù)成果發(fā)布。托克托電廠年耗煤1600萬噸，排放粉煤灰400萬噸，灰中氧化鋁含量高達(dá)54％以上，在提取羥基硅后三氧化二鋁/二氧化硅(A /S)達(dá) 2.2。如用于制取氧化鋁，回收率按85％計(jì)，每2.2噸粉煤灰即可制取1噸氧化鋁，400萬噸灰可產(chǎn)出180萬噸氧化鋁，這比山東“非中鋁”企業(yè)用進(jìn)口礦石生產(chǎn)氧化鋁還更具有優(yōu)勢(shì)(每3噸礦石產(chǎn)出氧化鋁1噸)。
此外，河南鞏義成功進(jìn)行了運(yùn)用常溫常壓波加速溶出新技術(shù)將粉煤灰與廢棄低品位鋁土礦制取氧化鋁的半工業(yè)化試驗(yàn)，鄭州龍昌公司利用上述技術(shù)從粉煤灰中提取羥基硅的小型試驗(yàn)也獲得成功，羥基硅成本不到2000元/噸，所產(chǎn)未經(jīng)脫水羥基硅以3000元/噸售出。這些技術(shù)為粉煤灰高附值開發(fā)利用打下了基礎(chǔ)。
粉煤灰的另一個(gè)高附加值開發(fā)利用領(lǐng)域是電熱熔煉鋁硅鈦合金和鋁硅鐵合金。氧化鋁含量大于30％的粉煤灰用作煉制鋁硅鐵時(shí)可煉得含鋁40％以上的合金，除了用于煉鋼脫氧外，還可取代硅鐵用作煉鎂還原劑。
煉制鋁硅鐵合金，應(yīng)力求提高合金中鋁含量，降低鐵含量。焦作李封鐵合金廠，試生產(chǎn)期間產(chǎn)出的鋁硅鐵成分平均如下:硅為34％，鐵為12.5％，鋁為 47.8％，鈦為3.3％。鄭州輕金屬研究院曾以鋁硅鐵取代硅鐵作還原劑煉鎂，試驗(yàn)所采用的鋁硅鐵合金成分為:鋁含量35.41％，硅含量41.54％，鐵含量16.76％。還原溫度1100℃時(shí)，鎂收率為65.5％。與當(dāng)時(shí)以75硅鐵為還原劑煉鎂的各項(xiàng)指標(biāo)相比，還原劑單耗略有降低，鎂收率則提高 5％～6％，溫度降低50℃，具有一定優(yōu)勢(shì)。
利用途徑多樣，節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)明顯
我國(guó)具有高鋁粉煤灰資源優(yōu)勢(shì)，除了內(nèi)蒙古外，還有“煤都”山西朔州。朔州煤儲(chǔ)量423億噸，年產(chǎn)煤上億噸，煤灰中氧化鋁含量高于高嶺土，而氧化鐵含量卻相對(duì)較低。經(jīng)對(duì)平魯一礦、二礦及懷仁煤礦等3個(gè)煤礦煤灰的化學(xué)成份進(jìn)行化驗(yàn)分析，氧化鋁含量依次為:45.73％，41.24％，54.22％；氧化鐵含量分別為:2.4％，0.44％，0.8％。此外，經(jīng)驗(yàn)證，煤矸石中氧化鋁含量亦在40％以上。朔州的南鄰原平，電廠排放粉煤灰氧化鋁含量也高達(dá) 40％，并有大量廢棄鋁土礦。
以粉煤灰為主要原料，電熱熔煉鋁硅中間合金，以原鋁或再生鋁進(jìn)行稀釋，配制各種牌號(hào)鋁硅合金，不僅是綜合利用環(huán)保項(xiàng)目，而且與以原鋁或再生鋁與工業(yè)硅重熔合成的鋁硅合金相比，成本低，可節(jié)省能耗約20％，減排大量二氧化碳及固體廢棄物，降低建設(shè)用地和投資，還可大大改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品成品率，是國(guó)家政策支持的項(xiàng)目。
雖然如此，但鋁硅合金畢竟是高能耗產(chǎn)品，其適用范圍有一定局限性。一般說來，在高鋁粉煤灰出產(chǎn)地、電力充裕電價(jià)低的地區(qū)、電鋁聯(lián)營(yíng)企業(yè)，以及因政策規(guī)定進(jìn)入門檻提高而被迫停產(chǎn)、有閑置適用(便于改造)的礦熱爐、整流設(shè)備的企業(yè)，都是其用武之地。在不具備發(fā)展、推廣條件的地區(qū)、企業(yè)，筆者認(rèn)為仍應(yīng)以通常方式開發(fā)利用，如上所述，利用粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁、羥基硅、固態(tài)鋁酸鈉等高附加值產(chǎn)品，既可大批量消化粉煤灰，又有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
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