!&&&)* ；#$ 清华同方环境责任有
%!&&’( ；"$ 清华大学 煤清洁燃烧国家工程研究中心，北京
摘
要：本文旨在研究部分主微量元素在高铝粉煤灰中的分布规律， 从而为其资源化利用提供科学依据。首先根据
（或相组合 ） 高铝粉煤灰的物相组成特点采用新的分离方法将之分离为三个相 ： 铁质微珠、 莫来石 + 刚玉相以及玻璃 铁质微珠以及莫来石 + 刚玉相中的含量， 并结合 相； 然后分别用化学分析和 ,-.+/0 测试主微量元素在高铝粉煤灰、 相关数据计算出这些元素在玻璃相中的含量。结果表明，除 12、 其他元素均在玻璃相中有不同程度的富集； /3 外， 除 12 外， 其他元素则在莫来石 + 刚玉相中有不同程度的贫化； 除 45 以外的铁族元素以及除 67、 .8 以外的金属成矿 元素均在铁质微珠中富集， 其他元素则在其中贫化。 关键词：高铝粉煤灰；铁质微珠；莫来石 + 刚玉相；玻璃相；主元素；微量元素 中图分类号：.9(9 文献标识码：1 文章编号：&#%( : !%"’ ; "&&’ < &’ : &’’& : &%
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结果及讨论
（或相组合） 高铝粉煤灰的相 划分 高铝粉煤灰的物相组成见表 !。从物相组成上
表!
J*Z2[ ! 物相名称 百分含量
（$ ） 高铝粉煤灰的物相组成
?*4F E4F[P*2\+4]*2 ]\E^\S4_4\F（& ） \‘ _X[ X4+X *2AE4F* ‘2a *SX 刚玉 !.$ / 铁质微珠 !$ / 玻璃相 "C$ #
5&#$%-0$6 4@Q 75F RO S@5T U7UQV 5T SR TSBMW S@Q M5TSV58BS5R3 RO TRFQ F7ARV 73M SV7XQ Q2QFQ3ST 53 @5I@ 72BF537 O2W 7T@QTC L@5X@ X73 UVRY5MQ S@Q M5VQXS5R3 ORV S@Q BS525Z7S5R3 RO S@5T [53M RO O2W 7T@$ \5VTS2WC S@Q O2W 7T@ 5T TQU7V7SQM 53SR S@VQQ U7VST 7XXRVM53I SR 5ST F53QV72RI5X72 XRFURT5S5R3C S@QW 7VQ OQVVBI53RBT TU@QVQTC FB225SQ+XRVB3MBF 73M I27TT U@7TQT$ 0QXR3M2WC S@Q XR3SQ3ST RO S@QTQ Q2QFQ3ST RO S@Q RV5I5372 O2W 7T@C S@Q OQVVBI53RBT TU@QVQT 73M S@Q FB225SQ : XRVB3MBF 7VQ MQSQVF53QM 8W X@QF5X72 7372WT5T 73M ,-.+/0C VQTUQXS5YQ2WC 73M S@BT S@Q Q2QFQ3S XR3SQ3ST 53 S@Q I27TT U@7TQ X73 8Q R8S753QM 8W X72XB27S5R3$ 4@Q VQTB2ST T@RLT S@7S 722 S@QTQ Q2QFQ3ST 7VQ Q3V5X@QM 53 S@Q I27TT U@7TQ Q]XQUS ORV 12 73M /3C 73M 722 S@Q Q2QFQ3ST 7VQ MQU2QSQM 53 S@Q FB225SQ+XRVB3MBF U@7TQ Q]XQUS ORV 12$ 4@Q 5VR3 IVRBU Q2QFQ3ST ; Q]XQUS ORV 45 < 73M S@Q RVQ+ORVF53I FQS72T ; Q]XQUS ORV 67 73M .8 < 7VQ Q3V5X@QM 53 S@Q OQVVBI53RBT TU@QVQTC 8BS S@Q VQTS Q2QFQ3ST 7VQ MQU2QSQM$ 7,4 8(%/#6 @5I@ 72BF537 O2W 7T@P OQVVBI53RBT TU@QVQTP FB225SQ+XRVB3MBF U@7TQP I27TT U@7TQP F7ARV Q2QFQ3SP SV7XQ Q2QFQ3S
。 对
、溶出规
以及从灰中提取某些主微量元素的研究 ’ 0 - !! (
已经比较深入，但对高铝粉煤灰在这方面的研究还 未见报道。作为高铝粉煤灰综合利用研究的一部 分， 本文拟研究包括 12、 34、 )* 等元素在内的主微量 元素在高铝粉煤灰中的分布规律，为从其中提取 12" 5. 、 345" 及 )*"5. 等有用资源提供科学依据。
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!" !
实
验
高铝粉煤灰分离前的相关测试 分别用定量和定性 6 射线衍射分析 7 689 : 高
铝粉煤灰的高铝粉煤灰中 34 原子周围的结构环境、 ;<=>?3 分 析高铝粉煤灰中的微量元素含量。其中定性 6 射线 衍射采用 84+*@A>81 型高功率旋转阳极 !" @B 6 射 线衍射仪。测试条件为： 扫描速度： 电压： C 7 D : , E4F； 电流： 步宽： CG @H； !GG E1； G$ G"D；靶： <A；发散狭 缝： 定量 6 衍射采用 84+*@A> !DI 接受狭缝： G$ . EE。 依据 13J? 卡片进行定 "G.% 型 6 射线粉晶衍射仪， 量分析， 测试条件为： 扫描速度：C 7 D : , E4F； 电压： .K 步宽： @H；电流： "K E1； G$ G"D；靶： <A；发散狭缝： "0 !DI 接受狭缝： G$ . EE。 34 魔角旋转核磁共振在 H18;1L ;L5H1 .GG? 超导核磁共振仪上完成， 采用固体双共振探头， 魔角转速为 # EE OP5" 转子，
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摩尔比大于 C 这两个特点 （在结果和讨论中介绍） ， 设计了 L*5Q 的两段溶出法对玻璃相进行清除以获 得莫来石 > 刚玉相。 （或相组合） 高铝粉煤灰三个相 的具体分离方法 如下。 （!）磁选法分离铁质微珠。首先用磁力分选法 对粉煤灰中的铁质微珠进行分选，分选在高强度对 辊磁选机上进行，磁场强度为 7 " %GG U . GGG : V 磁选结束后将吸附在磁辊上的铁质微珠进行 !G - C J。 收集， 测其质量并对其主微量元素进行分析。 （" ） 玻璃相的首次溶解。 取磁选后的高铝粉煤灰 称取 L*5Q !G + 配制成 .G& 的 L*5Q 溶液， 将 "G +， 两者混合后注入反应釜中进行反应。反应釜的搅拌 速率为 !"G P , E4F， 反应温度 0K W ， 反应 C X 后将料 浆取出过滤。用蒸馏水对滤饼进行充分洗涤，滤饼 为莫来石 > 刚玉相以及少量的新生的羟基方钠石， 而玻璃相已溶解而进入 L*5Q 溶液中。 （.） 分解羟基方钠石。配制 !K& 的稀盐酸 CG （"） 与第 步得到的滤饼在玻璃容器中反应， 搅拌 EY， 速率 !%G P , E4F， 反应温度为 %G W 。 反应 ! X 后取出 过滤，滤饼用蒸馏水充分洗涤干净后就是莫来石 > 刚玉相和少量的硅酸。 （C ） （. ） 溶解硅酸。将步骤 得到的滤饼按照步骤 （" ） （. ） 的反应条件再次与 L*5Q 反应， 以溶解步骤 所产生的硅酸。反应完毕之后用蒸馏水充分洗涤， 滤饼就是莫来石 > 刚玉相。 !" % 分离后的相关测试
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在完成分离之后，分别用化学分析和 ;<=>?3 测试主元素和部分微量元素在高铝粉煤灰、铁质微 珠及莫来石 > 刚玉相中的含量，然后再结合各个物 相在粉煤灰中所占的质量分数计算上述元素在玻璃 相中的含量。
K @QR，共振频率为 K0$ K%C ?QR，采样时间 G$ G" S， 循环延迟时间 . ST 扫描 . GGG 次。 脉宽 !$ K !S， !" # 实验过程
根据粉煤灰的物相组成特点，分别用物理和化 （或相组合） 学方法将之分离成以下三个相 ： 铁质微 珠、 莫来石 > 刚玉相以及玻璃相。 其中铁质微珠采用 磁选法分离； 至于玻璃相的分离， 实验室里比较常用 的方法是用 !& U K& 的氢氟酸对粉煤灰进行处理 以清除玻璃相 ’ K ( 。 由于氢氟酸酸性过强， 容易与其他 晶体矿物发生反应而造成数据偏差，并易于造成人 体伤害，所以该方法有一定的局限性。本次实验根 据高铝粉煤灰玻璃相含量较少以及玻璃相中 34 , 12
!$ !"#$%&’"(& )* +"),)-./ 0)%&12"3& 4(56"%35&./ 758$( %!&&’(C 915($P !&&&)*C 915($P "$ 0$&5)($, :"3"$%;1 9"(&%" )* 9,"$( 9)$, 9)’<=3&5)(/ >35(-1=$ 4(56"%35&./ ?"5@5(#$ >35(-1=$ >)(-*$(- A(65%)(’"(& 9)B/ C>!/ ?"5@5(!&&&)#C 915($
其 12" N# 含量超过 *&a 。 本次研究的高铝 灰类型 ! < ，
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引
言
粉煤灰就来自内蒙古呼和浩特地区某热电厂。从化 学组成上讲， 该电厂的高铝粉煤灰主要有两个特点， 其一， 在主元素方面，12" N# 含量高达 *)$ 9a ， 明显