粉煤灰是燃煤电厂以及煤矸石、煤泥综合利用电厂排出的主要固体废物。近年来,研究者通过对位于我国中西部地区的部分电厂飞灰进行分析,发现飞灰中氧化铝含量高达50%以上,是一种新类型的粉煤灰——高铝粉煤灰。高铝粉煤灰比普通的粉煤灰中Al2O3含量近高一倍,接近于传统铝土矿(一般在55%~65%)的含量,是一种十分重要的非传统铝资源。
铝土矿,也称为铝矾土,是工业上可获得的以三水铝石、软水铝或硬水铝为主要矿物成分的矿石的总称。世界铝土矿产量的92%用于生产冶金级氧化铝,其余8%用于其他行业,称为非冶金氧化铝或多品种氧化铝。铝是继钢之后的重要金属材料。每生产1t金属铝需要约2t冶金级氧化铝原料。据中国海关统计,2019年中国进口铝土矿10066.39万吨,而2018年中国进口铝土矿8256.97万吨,同比增长21.91%,年进口量首次突破1亿吨。从国家来看,几内亚、澳大利亚和印度尼西亚仍然保持着三方对抗,位列中国进口铝土矿的前三名,占进口总额的94%以上。
根据中国铝土矿资源短缺的现状,利用高铝粉煤灰生产氧化铝,不仅可以缓解铝资源短缺的问题,而且还可以减轻粉煤灰对大气、水体的污染,减少对土地资源的占用。当前,粉煤灰主要用于建筑(生产水泥、砌砖、制微晶玻璃)、农业(改良土壤、生产肥料)、环境保护(废水处理、烟气脱硫)。除上述粉煤灰利用的传统领域外,我国在“十一五”期间还大力引导企业对高铝型粉煤灰进行综合利用。针对高铝粉煤灰的特性,提高其资源化利用,研究人员开始注重从高铝粉煤灰中提取铝硅及锗、镍、钒等微量元素,以实现高铝粉煤灰的资源综合利用。