●緒論中國鋁資源與鋁材工業可持續發展1
0.1中國鋁土礦資源產業概況1
0.1.1鋁土礦資源與儲量1
0.1.2鋁土礦生產與消費4
0.1.3鋁土礦貿易與展望5
0.2鋁土礦工業利用技術現狀6
0.3非傳統鋁資源研究概述10
0.3.1高鋁粉煤灰10
0.3.2高鋁煤矸石13
0.3.3高硅鋁土礦15
0.3.4霞石正長岩17
0.4提取氧化鋁關鍵反應與過程評價19
0.4.1石灰石燒結法技術19
0.4.2堿石灰燒結法技術20
0.4.3兩步堿溶法技術20
0.4.4堿溶-燒結聯合法技術21
0.4.5酸浸溶出技術22
0.4.6純堿燒結-酸浸技術22
0.5提取氧化鋁新技術：預脫硅-低鈣燒結法23
0.5.1基本工藝流程23
0.5.2堿法工藝綜合對比評價24
0.5.3提鋁技術關聯產業效應27
0.6中國鋁材工業可持續發展29
0.6.1中國原鋁工業發展史29
0.6.2中國鋁材消費與展望30
0.6.3中國鋁材工業發展瓶頸32
0.6.4中國鋁材工業可持續發展33
參考文獻34
上篇提鋁關鍵技術39
章中國高鋁粉煤灰資源概述40
1.1粉煤灰概述40
1.2粉煤灰組成及物理性質41
1.2.1化學成分41
1.2.2物相組成42
1.2.3物理性質42
1.3粉煤灰的危害43
1.4粉煤灰資源化利用現狀43
1.4.1生產建築材料43
1.4.2提取空心微珠、漂珠、磁珠45
1.4.3生產多孔陶瓷濾料45
1.4.4制備莫來石陶瓷46
1.4.5制備賽隆陶瓷46
1.4.6制備微晶玻璃46
1.4.7合成分子篩47
1.4.8制取氧化鋁48
第2章預脫硅-低鈣燒結法提取氧化鋁技術50
2.1實驗原料及工藝流程50
2.1.1粉煤灰物相及化學成分50
2.1.2粉煤灰顆粒形態學52
2.1.3工藝流程54
2.2脫硅反應模擬及實驗55
2.2.1實驗原理55
2.2.2熱力學模擬56
2.2.3實驗方法57
2.2.4結果與討論57
2.2.5脫硅反應機理63
2.2.素豐度變化64
2.3濾餅燒結及溶出鋁65
2.3.1低鈣燒結法原理65
2.3.2燒結反應Gibbs自由能66
2.3.3燒結實驗方法68
2.3.4實驗結果與討論69
2.3.5燒結反應機理73
2.4燒結過程能耗計算74
2.4.1DSC法測定能耗基本原理75
2.4.2兩種燒結反應能耗測定75
2.4.3燒結能耗熱力學計算77
2.4.4DSC測定與熱力學計算值對比79
2.5硅鈣堿渣回收堿80
2.5.1實驗原理80
2.5.2熱力學模擬81
2.5.3實驗過程82
2.5.4結果與討論83
2.5.5硅鈣渣產物表征86
2.6工藝過程對比及環境影響評價87
2.6.1技術可行性分析87
2.6.2工藝過程對比評價88
第3章純堿燒結-鹽酸浸出提取氧化鋁技術91
3.1原料分析與工藝流程91
3.1.1原料分析91
3.1.2工藝流程93
3.2原料燒結93
3.3硅鋁分離96
3.3.1pH值96
3.3.2鹽酸加入量97
3.3.3酸浸溫度102
3.4氯化鋁溶液除雜103
3.4.1堿浸溶出105
3.4.2深度脫硅109
3.4.3除鈣實驗111
3.5氧化鋁制備112
3.6技術可行性及環境影響評價118
3.6.1工藝流程特點118
3.6.2環境影響評價119
第4章石灰石燒結法提取氧化鋁技術120
4.1工藝原理120
4.2氧化鋁溶出122
4.3超細氫氧化鋁制備127
4.3.1熟料自粉化與溶出氧化鋁127
4.3.2表面活性劑對制備氫氧化鋁的影響128
4.3.3碳化速率對制備氫氧化鋁的影響128
4.3.4溶液pH值對制備氫氧化鋁的影響129
4.3.5超細氫氧化鋁粉體表征129
第5章堿石灰燒結法提取氧化鋁技術130
5.1研究現狀130
5.2工藝過程和原理131
5.2.1堿石灰燒結法基本流程131
5.2.2反應原理132
5.3結果分析與討論135
5.3.1燒結過程135
5.3.2溶出過程137
5.3.3鋁酸鈉粗液脫硅138
5.3.4鋁酸鈉溶液碳分141
5.4工藝過程評價145
第6章純堿燒結-堿石灰溶出提取氧化鋁技術146
6.1實驗原料與工藝路線146
6.1.1高鋁粉煤灰原料146
6.1.2擬采取工藝路線148
6.2硅鋁分離及鋁酸鈉溶液制備149
6.2.1原料燒結149
6.2.2硅鋁分離153
6.2.3鋁酸鈉溶液制備159
6.3碳化分解制備超細氫氧化鋁160
6.3.1實驗原理160
6.3.2實驗方法163
6.3.3單因素實驗163
6.3.4正交實驗169
6.4超細α-Al2O3粉體制備172
6.4.1實驗部分172
6.4.2結果分析與討論173
第7章兩步堿溶法提取氧化鋁技術176
7.1實驗原料與工藝流程176
7.1.1原料分析176
7.1.2原料預處理178
7.1.3實驗工藝流程178
7.2高鋁粉煤灰堿溶脫硅179
7.2.1正交實驗179
7.2.2單因素實驗181
7.2.3脫硅前後物料的理化性質183
7.3制備鋁酸鈉粗液185
7.3.1堿液溶出氧化鋁185
7.3.2堿溶濾液初步脫硅189
7.3.3水合鋁酸鈣沉澱191
7.3.4鋁酸鈉粗液制備193
7.4氧化鋁制備195
7.4.1鋁酸鈉粗液深度脫硅195
7.4.2碳分法制備氫氧化鋁197
7.4.3煆燒制備氧化鋁200
7.5與石灰石燒結法對比201
7.5.1工藝過程對比202
7.5.2資源消耗量對比203
7.5.3“三廢”排放量對比203
7.5.4產品方案對比203
第8章預脫硅-改良堿石灰燒結法提取氧化鋁技術204
8.1高鋁粉煤灰原料204
8.1.1化學成分204
8.1.2物相組成204
8.1.3粒度分布204
8.2磁選除鐵實驗205
8.2.1磁選實驗條件205
8.2.2磁選結果分析205
8.3高鋁粉煤灰堿溶脫硅207
8.3.1反應原理207
8.3.2實驗過程207
8.3.3結果分析208
8.4生料燒結及氧化鋁溶出209
8.4.1反應原理209
8.4.2生料燒結210
8.4.3氧化鋁溶出212
8.5鋁酸鈉粗液脫硅及制備氫氧化鋁213
8.5.1一段脫硅214
8.5.2二段脫硅214
8.5.3碳化分解214
8.5.4氫氧化鋁制品表征215
8.6硅鈣堿渣回收堿216
8.6.1反應原理216
8.6.2實驗過程217
8.6.3結果分析217
8.7硅鈣渣制備輕質牆體材料218
8.7.1反應原理218
8.7.2實驗過程218
8.7.3結果分析219
第9章高鋁煤矸石提取氧化鋁技術222
9.1煤矸石資源概述222
9.2煤矸石制備氫氧化鋁研究現狀224
9.3實驗流程224
9.4原料預處理225
9.4.1原料分析225
9.4.2原料煆燒225
9.4.3堿液預脫硅226
9.5脫硅濾餅燒結228
9.5.1反應原理和實驗過程229
9.5.2結果分析與討論230
9.6燒結熟料溶出234
9.6.1反應原理和實驗過程234
9.6.2結果分析與討論235
9.7鋁酸鈉溶液分解237
9.7.1反應原理和實驗過程237
9.7.2結果分析與討論238
9.8工藝過程環境影響評價248
9.8.1燒結反應能耗248
9.8.2氫氧化鋁煆燒能耗249
9.8.3資源消耗量251
9.8.4工藝能耗251
0章高硅鋁土礦提取氧化鋁技術253
10.1脫硅預處理技術253
10.1.1物理選礦253
10.1.2化學選礦254
10.1.3生物選礦255
10.2基本工藝流程255
10.3高硅鋁土礦物相分析256
10.3.1原礦物相分析256
10.3.2礦物嵌布特征257
10.4脫硅選礦實驗258
10.4.1不同磨礦粒度的重選259
10.4.2重選中礦的浮選259
10.4.3重選尾礦的浮選260
10.4.4全流程閉路實驗261
10.5鋁土尾礦燒結262
10.5.1實驗原料263
10.5.2實驗原理264
10.5.3燒結反應熱力學分析264
10.5.4實驗方法266
10.5.5結果與討論267
10.6燒結熟料溶出270
10.6.1實驗原理270
10.6.2實驗方法271
10.6.3結果與討論271
10.7工藝過程環境影響評價273
1章假榴正長岩提取氧化鋁技術277
11.1原料燒結及水熱浸出277
11.1.1原料物相分析277
11.1.2原料燒結實驗278
11.1.3燒結產物水浸280
11.2水化鋁硅酸鹽溶出鋁282
11.2.1基本反應原理282
11.2.2實驗方法283
11.2.3結果與討論284
11.2.4硅鈣堿渣回收堿288
11.3降低鋁酸鈉溶液苛性比289
11.3.1高苛性比鋁酸鈉溶液預脫硅289
11.3.2鋁的沉澱實驗290
11.3.3鋁酸鈉粗液制備292
11.4鋁酸鈉粗液純化294
11.4.1深度脫硅實驗294
11.4.2除鈣實驗298
11.5氧化鋁制備298
11.5.1鋁酸鈉溶液碳化分解298
11.5.2氫氧化鋁煆燒304
11.6工藝過程環境影響評價307
11.6.1燒結反應能耗計算307
11.6.2資源消耗對比310
11.6.3能源消耗對比311
11.6.4三廢排放量對比312
11.6.5產品方案對比313
2章霞石正長岩提取氧化鋁技術314
12.1實驗原料與實驗流程314
12.1.1實驗原料314
12.1.2實驗流程315
12.2精礦生料燒結317
12.2.1反應原理317
12.2.2實驗方法317
12.2.3結果與討論318
12.3燒結熟料溶出鋁323
12.3.1反應原理323
12.3.2實驗方法324
12.3.3結果與討論324
12.4氫氧化鋁制備325
12.4.1鋁酸鈉（鉀）粗液脫硅325
12.4.2碳化分解法制備氫氧化鋁329
12.5硅鈣堿渣回收堿332
12.5.1反應原理333
12.5.2實驗方法334
12.5.3結果與討論334
12.6資源消耗量對比337
3章霓輝正長岩提取氧化鋁技術339
13.1原料燒結及水浸339
13.1.1原料物相分析339
13.1.2原礦生料燒結340
13.1.3燒結物料水浸341
13.2水浸濾餅堿液溶出鋁343
13.2.1堿液溶出鋁343
13.2.2堿浸渣回收堿345
13.3鋁酸鈉粗液制備347
13.3.1堿浸濾液預脫硅348
13.3.2鋁酸鈣沉澱354
13.3.3鋁酸鈣溶解357
13.4鋁酸鈉粗液純化358
13.5氧化鋁制備359
13.5.1碳分法制備氫氧化鋁359
13.5.2氫氧化鋁制品性能表征364
13.5.3氫氧化鋁煆燒365
13.5.4氧化鋁制品性能表征366
13.6工藝過程環境影響評價368
13.6.1技術可行性368
13.6.2環境影響評價368
上篇參考文獻370
下篇相關應用技術379
4章脫硅堿液制備針狀硅灰石技術380
14.1硅灰石的性質及用途380
14.1.1理化性質380
14.1.2工業用途381
14.2高鋁粉煤灰堿溶脫硅382
14.2.1反應原理與實驗方法382
14.2.2實驗結果分析382
14.3硅酸鈉堿液制備硅灰石385
14.3.1反應原理385
14.3.2水合硅酸鈣制備386
14.3.3硬硅鈣石合成387
14.3.4硅灰石制備及表征389
14.4硅酸鉀堿液制備硅灰石391
14.4.1實驗原料與工藝流程391
14.4.2硅酸鉀堿液苛化392
14.4.3針狀硬硅鈣石合成395
14.4.4硬硅鈣石晶化反應動力學400
14.4.5硅灰石制備及表征404
5章硅酸鈉堿液制備白炭黑技術408
15.1研究現狀概述408
15.2制備白炭黑實驗流程409
15.3碳化法制備偏硅酸膠體410
15.3.1硅酸鈉液體制備410
15.3.2實驗原理及方法411
15.3.3實驗結果與討論411
15.3.4碳化反應機理416
15.3.5碳化反應動力學420
15.4偏硅酸膠體除雜422
15.4.1實驗原料422
15.4.2反應機理423
15.4.3水洗除雜423
15.4.4干燥煆燒425
15.5白炭黑制品性能表征425
15.5.1化學成分及結構425
15.5.2比表面積與孔徑分布426
15.5.3熱學性質427
15.5.4紅外光譜429
15.5.5微觀形貌429
15.5.629Si核磁共振譜430
15.6偏硅酸膠體表面改性431
15.6.1改性原理431
15.6.2表面活性劑432
15.6.3改性實驗432
15.6.4制品性能表征437
6章硅酸鈉堿液制備氧化硅氣凝膠技術440
16.1研究現狀概述440
16.2實驗流程441
16.3原料中溫燒結441
16.3.1原料化學成分及物相分析441
16.3.2粉煤灰原料燒結443
16.3.3燒結反應動力學447
16.4硅鋁分離449
16.4.1鹽酸溶浸449
16.4.2硫酸溶浸456
16.5氣凝膠制備與性能457
16.5.1實驗過程457
16.5.2制品性能457
16.6硅酸溶膠制備氣凝膠462
16.6.1制備原理462
16.6.2實驗過程與結果分析462
16.6.3制品性能表征465
7章高鋁粉煤灰泡塑吸附法提取鎵技術471
17.1研究現狀概述471
17.1.1鎵的理化性質472
17.1.2鎵的工業用途472
17.1.3鎵的工業生產475
17.1.4鎵提取分離技術476
17.2實驗儀器與試劑478
17.2.1儀器478
17.2.2試劑478
17.3實驗方法478
17.3.1聚氨酯泡塑處理478
17.3.2靜態吸附鎵方法479
17.3.3鎵的洗脫479
17.3.4實驗原理479
17.3.5實驗流程479
17.3.6原料預處理479
17.3.7原料中鎵含量測定480
17.4實驗結果與討論481
17.4.1鎵的標準曲線481
17.4.2提取鎵正交實驗482
17.4.3聚氨酯泡塑吸附鎵單因素實驗483
17.4.4鎵吸附機理485
17.4.5鎵解吸實驗487
17.4.6鎵提取效果488
17.4.7泡塑的再生489
8章硅鈣渣制備硅灰石超細粉體技術490
18.1研究現狀概述490
18.2原料預處理流程491
18.3硅鈣堿渣回收堿493
18.3.1反應原理493
18.3.2實驗過程495
18.3.3結果分析與討論496
18.4硅鈣渣制備硅灰石498
18.4.1原料物相分析498
18.4.2制備工藝過程498
18.4.3堿回收條件對硅灰石形貌的影響503
18.5制備硅灰石反應動力學506
18.5.1理論基礎507
18.5.2反應動力學509
18.6硅灰石制品表征513
18.6.1化學成分及物相513
18.6.2粒度分布514
18.6.3微觀形貌514
18.7纖維狀硅灰石合成515
18.7.1合成工藝516
18.7.2結果分析與討論516
9章硅鈣渣制備硅灰石微晶玻璃技術518
19.1研究現狀概述518
19.1.1研究背景518
19.1.2研究現狀518
19.1.3微晶玻璃制備方法520
19.1.4微晶玻璃的用途521
19.2制備工藝523
19.2.1實驗原料523
19.2.2實驗原理和工藝過程523
19.2.3實驗配方設計524
19.3制品物相和性能表征526
19.3.1物相分析526
19.3.2顯微形貌527
19.3.3抗折強度527
19.4制備工藝優化528
19.4.1基礎玻璃配方優化528
19.4.2熱處理條件優化528
19.4.3微晶玻璃制品表征529
19.4.4工藝條件對制品性能的影響531
第20章高鋁粉煤灰制備莫來石微晶玻璃技術535
20.1研究現狀概述535
20.1.1粉煤灰制備微晶玻璃535
20.1.2粉煤灰制備莫來石微晶玻璃536
20.2制備工藝和原理538
20.2.1實驗原料538
20.2.2制備工藝539
20.3制品性能表征539
20.3.1宏觀性能539
20.3.2微觀性能540
20.4結果分析與討論540
20.4.1顯微結構540
20.4.2主要理化性能541
20.4.3莫來石晶化反應542
20.4.4與同類研究對比542
第21章高鋁粉煤灰制備堇青石微晶玻璃技術543
21.1研究現狀概述543
21.1.1制備方法544
21.1.2主要性能與用途546
21.1.3研究現狀548
21.2微晶玻璃技術發展549
21.3基礎玻璃熔制550
21.3.1實驗方法550
21.3.2結果分析551
21.4玻璃晶化處理551
21.4.1差熱分析551
21.4.2燒結法工藝551
21.5制品性能表征552
第22章高鋁粉煤灰制備莫來石陶瓷技術554
22.1研究現狀概述554
22.2制備工藝與制品性能555
22.2.1實驗原料與制備工藝555
22.2.2工藝條件對制品性能的影響556
22.2.3制品性能指標561
22.3相組成、結構及莫來石含量對力學性能的影響563
22.3.1顯微結構及物相組成563
22.3.2莫來石含量及影響因素568
22.3.3力學性能的影響因素570
22.4莫來石晶體化學572
22.4.1晶體化學與晶體結構572
22.4.2Ti4+固溶與晶體結構573
22.4.3Fe3+固溶與晶體結構573
22.5燒結反應機理574
22.5.1燒結類型574
22.5.2燒結過程575
22.5.3晶粒長大576
22.6晶化反應熱力學580
22.6.1莫來石晶化反應580
22.6.2晶化反應熱力學分析581
22.7晶化反應動力學582
22.7.1燒結過程的物相轉變582
22.7.2晶化反應動力學584
第23章高鋁粉煤灰合成13X型分子篩技術587
23.1實驗原料分析587
23.2前驅物制備588
23.2.1實驗流程588
23.2.2燒結條件588
23.2.3物相組成589
23.3水熱晶化反應589
23.3.1體繫組成589
23.3.2實驗方法590
23.3.3合成條件590
23.4合成產物性能表征592
23.4.1晶體結構593
23.4.2晶體化學596
23.4.3顯微形貌596
23.4.4物理性能597
23.4.5體繫組成對產物的影響599
第24章粉煤灰制備礦物聚合材料技術600
24.1礦物聚合材料概述600
24.1.1性能和用途600
24.1.2研究進展601
24.2實驗原料603
24.2.1粉煤灰原料及預處理603
24.2.2偏高嶺石605
24.2.3水玻璃608
24.2.4氫氧化鈉608
24.2.5標準砂608
24.3礦物聚合材料制備609
24.3.1實驗流程609
24.3.2正交實驗609
24.3.3單因素實驗611
24.4材料制品性能表征613
24.4.1微觀結構613
24.4.2基體相化學成分616
24.4.3理化性能617
24.5鋁硅酸鹽聚合反應機理619
24.5.1偏高嶺石結構變化619
24.5.2粉煤灰相結構變化628
24.5.3聚合反應機理633
24.5.4與硅酸鹽水泥對比634
24.6技術可行性與環境影響評價635
24.6.1技術可行性分析635
24.6.2環境影響分析635
第25章粉煤灰制備輕質牆體材料技術638
25.1研究現狀概述638
25.2輕質牆材制備過程640
25.2.1實驗原料640
25.2.2制備過程643
25.3制品結構與性能647
25.3.1物相組成647
25.3.2顯微結構647
25.3.3物理性能650
25.4材料固化反應機理652
25.4.1礦聚材料形成過程652
25.4.2X射線物相分析654
25.4.3掃描電鏡分析655
25.4.4紅外光譜分析656
25.5技術可行性分析657
25.5.1工藝流程評價657
25.5.2制品性能評價658
第26章煤炭固體廢物資源化利用技術659
26.1研究現狀概述659
26.1.1煤炭固廢排放量659
26.1.2煤炭固廢污染660
26.1.3煤炭固廢資源化利用660
26.2高嶺石相變及硅鋁活性661
26.2.1研究背景661
26.2.2樣品制備與測定條件662
26.2.3高嶺石相變特征662
26.2.4煆燒高嶺石的活性669
26.3礦聚材料制備及性能表征671
26.3.1研究現狀概述671
26.3.2制備工藝及實驗結果671
26.3.3制品性能及影響因素675
26.4材料固化過程及反應機理678
26.4.1材料固化過程678
26.4.2聚合反應機理680
下篇參考文獻690
附錄著者團隊有關學位論文、發明和研究論文目錄700
後記705