曹丽琼，张丽宏，郭彦霞，程芳琴

(山西大学 资源与环境工程研究所 国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室，山西 太原 030006)

0 引 言

煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，每生产1亿t原煤就会产出0.14亿t左右的煤矸石[1]。目前我国累计堆放的煤矸石总积存量已达60多亿t[2]，其资源化利用引起关注。近年来，我国煤矸石的资源化利用率达到60%以上[3]，但因利用方式单一，利用水平以低端消耗为主，带来了严重的资源浪费和环境污染问题[4]。从化学成分上看，煤矸石是由无机物和少量有机质组成的混合物[5]，煤矸石中的无机质主要包括SiO2、Al2O3、Fe2O、CaO、MgO、Na2O、K2O、SO3、P2O等[6-7]矿物，其中SiO2和Al2O3占比高；有机质含量随含煤量增多而增高，碳、氢是有机质的主要成分，此外，还有硫、氧、氮等存在形式[8]。我国煤矸石中Al2O3含量为15%～40%，但在高岭土和铝质岩为主的煤矸石中可达40%以上。从煤矸石中提取Al2O3制备铝产品(如γ-Al2O3、刚玉、结晶氯化铝、金属铝等)是其高值利用的重要途径之一。另一方面，我国铝资源严重匮乏，以煤矸石作为铝矿资源的替代品，不仅可以缓解我国铝资源严重缺口的局面，对提高煤矸石的高值利用也有重要意义[6]。

从煤矸石中提取氧化铝主要采用酸法[9-12]和碱法[13-14]。煤矸石低铝硅比的特点更适于采用酸法提铝。酸法一般流程是：煤矸石经过磨碎、筛分、煅烧→酸浸条件下反应→固液分离→滤液经过蒸发结晶→焙烧生产氧化铝[7]。煤矸石中铝元素主要以结构稳定、反应活性低的高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)形式存在，因而煤系高岭岩需经活化才能提取氧化铝[15]。……