我国是一个以煤为主要能源的国家,在一次能源探明总量中煤炭占90%。目前我国煤炭资源75%左右用于火力发电,燃煤电厂发电会产生大量的粉煤灰,其中只有一小部分被利用,大部分都被堆存。粉煤灰的主要化学成分有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O和未燃烧的碳,还有一些微量元素和稀有元素。其中氧化硅、氧化铝和氧化铁的含量占粉煤灰的85%以上。由此可见,粉煤灰是一种利用价值很高的潜在资源。本文采用预脱硅法处理原料粉煤灰获取水玻璃,再通过后续的煅烧和酸浸处理得到氧化铝。通过单因素实验得出了预脱硅制备水玻璃试验中各个反应步骤的最佳条件:液固比为2:1,氢氧化钠溶液浓度为20%,反应温度为150℃,反应时间为2 h。在此条件下,二氧化硅的溶出率为92.43%,水玻璃模数为1.08。预脱硅处理后制取氧化铝的最佳反应条件为:硫酸铵与粉煤灰质量比为2.5:1、最佳烧结温度为450℃、最佳烧结时间为2 h、最佳浸出温度为70℃。本文进行了粉煤灰年处理量10万吨项目工艺设计。通过文献查阅和实验验证确立了本工艺设计采用的工艺流程。之后进行了大量的计算分析工作,包括各单元操作的物料衡算工作、热量衡算工作、主要设备热量衡算、设备选型计算。