粉煤灰是火力发电过程中生成的一种主要工业副产物,我国粉煤灰的年排放量极大且仍在持续增长,因此迫切需要找到合理利用粉煤灰的途径。而将高铝粉煤灰用于提取氧化铝工业既能解决因粉煤灰的大量堆积造成的环境污染等问题又能缓解我国铝土矿资源不足的现状。本文以宁夏石嘴山电厂排放的粉煤灰为主要原料,系统研究了碱溶条件对脱硅率和铝硅比的影响,以及碱溶过程中伴随的物相变化。对比研究了莫来石、石英等粉煤灰中的主要结晶相在优化的碱溶条件下与氢氧化钠溶液的反应情况。探讨了沸石、莫来石、石英等物相与碳酸钠、碳酸钙烧结反应过程中的物相变化规律。主要研究内容及结论如下:(1)粉煤灰经球磨、干燥后,加入氢氧化钠溶液进行脱硅。系统研究了碱浓度、反应温度、反应时间和液固比等条件对脱硅率和铝硅比的影响,得出了优化的碱溶脱硅条件为:碱浓度35%、反应温度90℃、反应时间3h、液固比9,此时脱硅率达47%,铝硅比由原料中的0.77提升到1.45。(2)系统研究了粉煤灰在碱溶过程中的物相变化规律。其中沸石相的生成主要受碱浓度控制,碱浓度升高生成沸石的铝硅比会提高,最大为1:2。固定碱浓度10%和35%,研究了反应温度、反应时间、液固比等条件对于粉煤灰碱溶过程生成沸石的影响。在实验的变量区间内,三者对于沸石的形成无太大影响。(3)研究了莫来石、石英这两种粉煤灰中主要结晶相在优化的碱溶条件下的溶解率及物相变化规律。结果表明,莫来石、石英在氢氧化钠溶液中溶解率均在5%以下,且在反应过程中不会生成沸石相。这一结论从侧面证明,参与碱溶脱硅过程的主要是粉煤灰中的非晶相即玻璃体,而石英、莫来石等晶相的参与度较低。(4)分别以沸石、莫来石、石英为主要原料,添加碳酸钠、碳酸钙进行烧结,研究了烧结温度、碳酸钠/碳酸钙添加量对烧结产物的影响。研究结果发现,在较低的烧结温度下(750、850℃),会首先生成硅酸钠、硅酸钙等中间相,而当温度大于850℃后,烧结产物以NaA102、Na2CaSi04等物相为主。