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粉煤灰、煤矸石精细化综合利用产品介绍
提及粉煤灰、煤矸石的精细化综合利用，大家往往首先会考虑到生产氧化铝，但却忽视了生产氧化铝的成本、效益和环保问题。从经济效益和环境效益角度考虑，单纯的由粉煤灰、煤矸石生产氧化铝不是一条很好的利用途径。近年来虽然研究活动比较活跃，国家政策也给予支持和鼓励，但却是一个投资误区，这个结论早已被一些单位的工业化实践所证实。
对粉煤灰、煤矸石的精细化利用，要遵循利废不产废、治污不产污、全元素综合利用、产品附加值较高且符合市场需求这一基本思路,只有这样才能够实现粉煤灰、煤矸石综合利用的无害化、低成本化和效益化。此就粉煤灰、煤矸石综合利用所能够生产的附加值较高、市场前景看好的产品做简单介绍，以期对决策投资粉煤灰、煤矸石精细化综合利用建设项目的单位和人士有所裨益。
1、冰晶石
以粉煤灰、煤矸石中的铝元素为铝源制得。
（1）物理与化学性质
六氟铝酸钠（冰晶石）化学式：Na3AlF6，分子量：.94。摩氏硬度2.5。密度2.97至3.00g/cm3。室温下纯净的天然冰晶石结晶为单斜晶系（d型）棱柱形无色结晶，外观近似立方体。混有杂质时常呈灰白色、淡黄色或淡红色以及黑色。通常为不可分割的致密块体，具有玻璃光泽，其光泽透明脂润，条纹为白色。微溶于水，水溶液呈酸性。
人造冰晶石外观通常呈白色或灰白色及浅红色。为结晶状粉末或砂状颗粒，无气味，易吸水受潮。
无色冰晶石易被湿空气分解，在白热温度下，水蒸气可使熔融冰晶石转化为氧化铝，气态HCl可使冰晶石转化为NaCl和AlF3。合成冰晶石易被硫酸分解，但是溶化后再凝固的冰晶石难以被热浓硫酸分解。冰晶石还可用盐酸、醋酸溶解。
（2）主要用途及分类
主要用作电解铝的助溶剂，可将电解温度点降低至℃以下。每吨电解铝消耗10-12kg的冰晶石。此外，还可用作搪瓷的乳白剂、玻璃或搪瓷生产用的遮光剂和助溶剂、杀虫剂、铝合金铸造助溶剂、铁合金和沸腾钢的生产以及树脂橡胶的耐磨填充剂等。冰晶石按其氟化钠与氟化铝的分子之比，可分为高分子比冰晶石和低分子比冰晶石。由于使用高分子比冰晶石在环境保护和经济效益等方面都优于低分子冰晶石，所以中国各电解铝厂普遍使用高分子冰晶石来作铝电解的助溶剂。冰晶石按其晶体形貌的不同分为砂状冰晶石、粒状冰晶石及粉状冰晶石。
（3）市场供应现状及预测
我国冰晶石的主要消费领域是电解铝行业，占总量的48%；随着电解铝行业的高速发展，近年来冰晶石的市场市场需求增长，从年至年，我国电解铝行业对冰晶石的年度平均需求递增率为13.7%，预计到年国内电解铝行业对冰晶石年度需求量将达到90万吨。目前高分子比冰晶石国内市场价格～元／t。
2、氧化铝
以粉煤灰、煤矸石中的铝元素为铝源制得。
（1）物理与化学性质
氧化铝为白色粉末，易于分散，分子式Al2O3，分子量.96,化学性能稳定。工业氧化铝是氧化铝水合物经加热、分解形成的各种脱水产物，为白色无定形粉状物。低温分解而得的氧化铝有4种同质异晶体，常见的有γ-Al2O3，是典型的两性氧化物，不溶于水但溶于酸和碱。γ-Al2O3是一种多孔性物质，内比表面积大，活性高，吸附能力强，工业称其为活性氧化铝。
α-Al2O3具有最坚固和最完整的晶体结构，晶格能大，物理性质与天然刚玉相似，化学活性最差。γ-Al2O3在℃以上时可以转化为α-Al2O3。
（2）用途
冶金级氧化铝是生产电解铝的主要原料，目前我国执行的标准为GB/T-，主要应用于电解铝行业。
氧化铝还是生产耐热、耐磨、耐腐蚀产品的基本原料，如高铝耐火材料，高强陶瓷制品，汽车火花塞，高级耐磨材料等产品。产品具有熔点高、热稳定性好、硬度大、耐磨性好、机械强度高、电绝缘性好、耐腐蚀、广泛用于定型、不定型耐火材料、耐火浇注料结合剂、耐磨磨具、高纯耐火纤维、特种陶瓷、电子陶瓷、结构陶瓷、不锈钢、花岗岩等装饰材料镜面抛光。
高纯氧化铝是指纯度大于99.99%、粒度均匀的超细粉体材料。由于其具有普通氧化铝无法比拟的光、电、磁、热和机械性能，在高技术新材料领域和现代工业中有着广泛应用；主要用于：信息产业的高品质集成电路陶瓷基片、绿色照明的节能灯用三基色荧光粉、等离子体显示材料、道路交通及公共标识牌用长余辉荧光粉、发光二极管衬底材料、高压钠灯的透明氧化铝管、人工晶体（激光发生器的人工蓝宝石、红宝石）、载体催化剂的涂层、高精度研磨材料及人工关节和骨骼、红外吸收和发热粉以及一些新兴荧光装饰材料等高技术新材料领域最为关键的基础材料。高纯氧化铝粉体已成为先进无机非金属材料中的一大重要分支，是20世纪以来新材料产业中产量大、产值高、用途广的高端材料产业之一。
（3）市场供需现状
目前，国内市场冶金级氧化铝市场售价在~元/t之间，含量在99.%的高纯氧化铝出厂价在6~18万元/t之间。高纯氧化铝归属于精细化学品，为具特殊用途的功能材料，市场用量不及冶金级氧化铝，但附加值较高。
3、高分散白炭黑
由粉煤灰、煤矸石中的硅元素制得。
（1）物理与化学性质
白炭黑，又称水合二氧化硅、活性二氧化硅和沉淀二氧化硅，化学式SiO2·nH2O。
白炭黑为高度分散状的无定形粉末或絮状粉末，质轻，具有很高的电绝缘性、多孔性和吸水性。其原始颗粒粒径小于3um，比表面积大，具有很好的补强和增粘作用以及良好的分散、悬浮和振动液化特性，广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、染料和油墨等十几个领域，尤其是在橡胶行业，白炭黑以其优越的补强性和透明性得到广泛应用。
（2）用途
在轮胎行业中，过去白炭黑主要用于子午线轮胎的带束层，以增强钢丝和橡胶的粘合性。也有些轮胎企业将白炭黑用于子午线载重轮胎胎面，以提高胎面的抗刺扎和抗崩花性，其用量较少，一般为10～15份。近15年来，由于欧洲和北美对环保和节能的要求日益严格，将白炭黑用于轮胎胎面,可以显著降低轮胎的滚动阻力，同时能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性，其耐磨性仅有稍许降低。年，米其林公司率先制造出全用白炭黑的“绿色轮胎”，其滚动阻力较一般轮胎降低约30%，节油及减少汽车废气效果显著。但是由于传统白炭黑品种的分散性不好,配用白炭黑的胎面胶,虽然滚动阻力比配用炭黑的低,但其耐磨性能却比配用炭黑的差得多。
目前白炭黑已经发展了三代产品：第一代是传统的或被称为“标准”的白炭黑品种。第二代被称为“高分散性白炭黑”（HighDispersiblesilica,简称HDS）和“易分散性白炭黑”（EasyDispersiblesilica,简称EDS）。高分散性白炭黑是一种具有较高分散性，且无粉尘的白炭黑产品，适用于绿色轮胎。易分散白炭黑是90年代中期开发的一种性能介于HDS和传统白炭黑之间的产品，其价格较HDS低，是一种性能价格比较高的替代HDS的产品；第三代被称为“独特结构的高分散性白炭黑”，其分散性和补强性更好，目前处于研究开发或推广应用阶段。也有人称第三代产品为“高分散性白炭黑”而将第二代产品统称为“易分散性白炭黑”或者“半分散性白炭黑”。
由于现代高速公路的快速发展，对工程轮胎要求很高，很多发达国家率先研究成功轮胎用高分散性白炭黑，用以提高轮胎的抗撕裂温度，拉伸温度，延伸压力，拉割口增长性，耐屈热性能，降低发热，增加使用寿命，同时可提高轮胎在冰面上的抓着能力，使汽车省油，是制造“绿色轮胎”，“生态胎”的关键性填充补强剂。与普通白炭黑相比，高分散性白炭黑加入胶料混炼时，混炼顺利进行，辊温低，能耗下降，门尼粘度低，焦烧时间延长，安全性能高。其次，由于与橡胶的相容性好，不会出现“结团”现象，产生结合胶的比例高，结合胶的比例高低决定了物性的高低。这就是高分散性白炭黑高补强性的原因所在。
（3）国内市场供需现状
年国内共有沉淀法白炭黑生产企业64家，生产总能力万吨/年，实际产量.5万吨/年，进口6.万吨，出口37.6万吨。国内沉淀法白炭黑主要消费领域及比例：制鞋行业38%；轮胎行业20%；其它橡胶制品12%；农药、饲料11%；涂料5%；牙膏2%；其它12%。
我国普通沉淀法白炭黑市场产能过剩，产品供过于求，消费比例呈现下降趋势。但是沉淀法白炭黑产能过盛是结构性的，因为随着轿车产业的发展，高档轿车轮胎（主要指环保绿色轮胎）对高分散性白炭黑的需求逐年增长，高分散性轮胎专用白炭黑消费量和消费比例逐年上升，预计至年底将达到70万吨/年，到“十三五”末将达到万吨，前景可观。发展高分散性白炭黑的生产，已被列入我国“十三五”期间无机硅行业产业结构调整的主要方向和内容。前景可观。此外，气相法白炭黑、超细白炭黑附加值较高，有一定的市场空间。
目前用于制鞋及普通橡胶制品行业的沉淀法白炭黑出厂价在~元/t之间，高分散性轮胎专用白炭黑在~元/t之间，超细白炭黑在0元/t上下。
4、速溶硅酸钠
由粉煤灰、煤矸石中的硅元素制得。
（1）物理与化学性质
速溶硅酸钠分子式为Na2·nSiO2·H2O，n视不同规格，不同用途而别，为白色粉状物料，能快速溶解于水，是一种具有耐寒性，均匀性，使用、运输、储存极为方便等特点的特种泡花碱。速溶粉状硅酸钠产品还具有液体泡花碱所具有的一切性能和应用。
（2）用途
速溶硅酸钠主要用作合成洗涤剂中的助洗剂；适用于制取低磷和无磷洗衣粉，取代三聚磷酸钠，特别适合附聚成型浓缩洗衣粉的生产；还适用于制作各种不同用途的工业洗涤剂和其他家用洗涤剂。用作粉煤灰水泥的活化剂，提高粉煤灰的活性，从而提高粉煤灰混合材水泥的抗压强度和抗折强度；或提高粉煤灰在水泥中的掺量，从而提高水泥产量和降低水泥生产成本。粉状速溶硅酸钠亦可用作普通水泥的快干剂和增强剂。用作硅基钻井液的钻屑聚沉剂和泥页岩防膨剂、膨润土浆胶凝堵漏剂和胶质水泥堵漏剂、油气井沉淀型化学堵水剂、油气井涨胶型堵水剂。还可用作窑炉喷补料、浇注料、耐酸胶泥等不定型耐火材料的粘结剂；铸造工业、陶瓷工业、涂料工业和保温材料的合剂；采油工业中的增稠剂。
（3）我国市场供需现状
目前我国速溶硅酸钠生产能力为40万吨/年。产品主要消费领域为日用化工行业，被用于制造洗衣粉等。需求量较大。模数为3.2的速溶硅酸钠目前售价为元/t左右，
5、氧化铁颜料
以粉煤灰、煤矸石中的铁元素为铁源制得。
（1）物理与化学性质
氧化铁颜料是具有良好的分散性、优良的耐光及耐候性的一种颜料。氧化铁颜料主要指以铁的氧化物为基本物质的氧化铁红、铁黄、铁黑等着色颜料，其中以氧化铁红为主（大约占到氧化铁颜料的50%），
氧化铁红：分子式Fe2O3。也称为锈红，是红色氧化铁粉末，具有耐光、耐高温、耐大气影响、耐污浊气体、耐一切碱类。在浓酸中只有在加热条件下才逐渐被溶解。
外观：橙红至紫红色的三方晶系粉末。有天然的与合成的2种。天然的称作西红，相对密度5~5.25。细度0.4~20um。熔点(分解)。灼烧时放出氧气，能被氢和—氧化碳还原成铁。不溶于水，溶于盐酸、硫酸，微溶于硝酸和酵类。具有优异的耐光、耐高温、耐酸、耐碱、防锈性。分散性好，着色力和遮盖力很强，无油渗性和水渗性。无毒。空气中最高容许浓度为5mg/m3。
氧化铁黄：化学式Fe2O3·H2O，是氧化铁的一水合物。
外观：由柠檬黄至褐色的粉末。相对密度2.44～3.60。熔点～℃。不溶于水、醇，溶于酸。粉粒细腻，是晶体的氧化铁水合物。由于生产方法和操作条件的不同，水合程度不同，晶体结构和物理性质有很大差别。着色力、遮盖力、耐光性、耐酸性、耐碱性、耐热性均佳。℃以上分解出结晶水，转变成红色。吸入粉尘会引起尘肺，空气中最高容许浓度5mg/m3。
氧化铁黑：化学式Fe3O4，溶于酸溶液，不溶于水、碱溶液及乙醇、乙醚等有机溶剂。天然的四氧化三铁不溶于酸溶液，潮湿状态下在空气中容易氧化成氧化铁（Fe2O3），通常用作颜料和抛光剂。
（2）品种及用途
氧化铁颜料品种主要有氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑等，涉及25个型号，主要用于油漆、涂料、建材、橡胶、塑料、造纸及其他行业。
在建材工业中主要用于彩色水泥、彩色水泥地砖、彩色水泥瓦、仿琉璃瓦、混凝土地砖、彩色灰浆、彩色沥青、水磨石、马赛克花砖、人造大理石及墙面粉刷等；用于各种涂料，包括水性内外墙涂料、粉末涂料等的着色；可适用于油性漆，包括环氧、醇酸、氨基等各种底漆和面漆的生产；也可用于玩具漆、装饰漆、家具漆、电泳漆和磁漆的制造。铁红底漆具有防锈功能，可以代替高价的红丹漆，节约有色金属。
用于橡胶、塑料制品的着色，如汽车内胎，飞机内胎，自行车内胎、热固性塑料和热塑性塑料等。
（3）我国市场供需现状
我国是世界上氧化铁颜料的生产大国之一，总产量约占全球的1/3，年产能为70万吨，实际产量约62万吨。其中，铁红为28.1万吨，铁黄24.85万吨，铁黑7.34万吨，其它氧化铁颜料1.71万吨。目前，我国有近百家氧化铁颜料生产企业，大多分布在江苏、浙江、上海以及中原地区，
主要消费领域为涂料和建材两大行业，其它被应用在油漆、橡胶、塑料、造纸、化妆品、烟草、食品医药业、电子等行业。年我国氧化铁颜料行业完成产量62万吨，销售59.5万吨，产销率96%。内销29万吨，外销30.5万吨，年底库存量2.5万吨，此外全年进口10万吨。我国氧化铁颜料消费量占世界总消费量的52%。
年，各行业氧化铁颜料消费数量为：建材8.12万吨，涂料11.56万吨、橡胶塑料5.76万吨、造纸2.56万吨、其它行业1万吨，总计29万吨。
年，氧化铁颜料行业各类品种数量：铁红系列28.1万吨，铁黄系列24.85万吨，铁黑系列7.34万吨，其它1.71万吨，总计62万吨。
年我国氧化铁表观消费量：建材11.12万吨、涂料14.55万吨、橡胶塑料7.76万吨，陶瓷、造纸4.06万吨、其它1.51万吨，总量39万吨。
氧化铁颜料属产量规模较大的无机化工颜料生产行业，随着环保门栏的增高及环保要求的提高，作为工艺废水产生量较大的氧化铁颜料行业生产能力的拓展将受到限制。未来氧化铁颜料行业的发展受产品质量和环保水平的影响。因此，立足于优质、环保、低成本三个基本着眼点，研究推广低成本、高品质、无污染、氧化铁工业颜料生产技术，是我国氧化铁颜料行业发展的正确出路。一方面，市场对氧化铁颜料的需求将会继续保持逐年增长的势头，另一方面，受国家环保政策和准入条件的限制，产能增长将会受到抑制。从这个意义上讲，采用低成本、无害化生产技术的氧化铁颜料生产企业具有十分广阔的发展前景。同时，我国既是氧化铁颜料生产大国，更是出口大国，世界市场对我国氧化铁颜料需求的依赖状态将会继续保持，出口仍将持续保持增长势头。
（4）产品价格及预测
目前氧化铁红主要型号有：#、#、#、#、#等。符合国标的产品出厂价，根据品质的不同，在~元/t之间（市场上流通的劣质铁红除外）。
铁黄主要型号有#、#、#、#、#、#、#等，根据品质的不同价格在~元/t之间。
铁黑主要型号有#、#、#、#、#、#、#、#、#、#、#、#等。根据品质的不同价格在~元/t之间。
年下半年以来，受相关行业去产能的影响和国家环保政策的影响，生产氧化铁颜料的主要原材料呈涨价趋势，加之未来氧化铁颜料扩张也将受到限制，因此氧化铁颜料将持续呈上涨趋势。
6、聚合硫酸铁
以粉煤灰、煤矸石中的铁元素为铁源制得。
（1）物理与化学性质
聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子絮凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（重量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。
（2）用途
聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。
（3）市场供需现状
随着环保产业的发展，国内对聚合硫酸铁的需求逐年增长，增幅在10-15%之间/年，目前已达到40万吨/年水平，国内目前生产总能力为38万吨/年。
目前市场售价：固体产品0-元/t，液体产品-元/t，市场需求量大。
7、高纯氧化铁
以粉煤灰、煤矸石中的铁元素为铁源制得。
（1）物理与化学性质
高纯氧化铁：Fe2O3，分子量：.69，为α—铁氧体，其晶体为规则球状，色泽呈现红色，具有高导磁能力，颗粒度在0.1微米以下，活性强，有活泼的磁性，有均匀的颗粒组织，耐碱、耐光性良好，溶于热的强酸。
（2）用途
主要用于磁性材料、电子和电讯原件的材料。用于彩色显像管的荧光粉着色，能提高红光鲜艳度及延长使用寿命。
（3）市场供应现状及预测
我国软磁铁氧体行业对高纯氧化铁的需求约4万吨/年，生产能力约3万吨/年，缺口1万吨/年。而且每年以8%的增幅增长。市场售价在~0元/t之间。
8、煤炭
由煤矸石中末燃尽的煤炭和煤矸石中的原煤制得。
（1）物理化学性质
煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上，其化学成分主要是碳。煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，被人们誉为“黑色的金子，工业的食粮”，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，可分为褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤；煤的种类不同，其成分组成与质量不同，发热量也不相同。
（2）煤炭的用途及价格预测
煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物；是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。是不可再生的资源，主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，不仅储量大，分布广，而且种类齐全，煤质优良，为我国工业现代化提供了极为有利的条件。煤炭价格与煤炭产地、品种、成分、发热量有关。目前市场价格为-元/t之间。
二、副产品
1、硫酸钠
（1）物理和化学性质
副产于建设项目白炭黑工艺废水综合利用工序，分子式NaSO4，分子量.06，无色透明晶体，易溶于水，十水合硫酸钠又名芒硝，高纯度、颗粒细的无水物称为元明粉。元明粉，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。
（2）用途及市场价格
硫酸钠主要用于制造水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品、饲料等。
目前硫酸钠市场价格为-元/吨。
2、氟化钙
（1）物理和化学性质
副产于建设项目冰晶石工艺废水综合利用工序，化学式CaF2，分子量78.08，属等轴晶系，呈立方体、八面体或者十二面体；无色结晶或白色粉末，天然矿石中含有杂质，略带绿色或紫色，加热时发光。密度3.18克/厘米3，熔点℃，沸点℃，折光率1.。低毒，极难溶于水，可溶于盐酸、氢氟酸、硫酸、硝酸和铵盐溶液，不溶于丙酮。溶于铝盐和铁盐溶液时形成络合物，与热的浓硫酸作用生成氢氟酸。
（2）用途及市场价格
氟化钙的用途十分广泛，随着科学技术的进步，应用前景越来越广阔。目前主要用于冶金、化工和建材三大行业，其次用于轻工、光学、雕刻和国防工业。
自然界的氟化钙矿物为萤石或氟石，无色，透明，有玻璃光泽，性脆，相对密度为3.01～3.25，有显著的荧光现象，自然界的萤石因含有不同杂质经常呈现灰、黄、绿、紫等色。氟化钙是整个氟化工行业的源头，以氟化钙为原料的氟化工业产品多达几千种，目前尚无可替代品，由于萤石资源属于不可再生资源，各国都将其视为战略保护资源，通过限制开采或禁止出口进行保护，长期以来供需缺口较大。
目前根据质量的不同市场价格为-元/吨。
3、建筑石膏
（1）物理和化学性质
副产于建设项目氧化铁颜料工艺废水综合利用工序，分子式CaSO4·nH2O，属单斜晶系。溶于酸、铵盐、甘油，微溶于水，水溶液呈中性，有涩味。不溶于乙醇。
一般所称石膏泛指生石膏和硬石膏两种。生石膏为二水硫酸钙（CaSO4·2H2O），又称二水石膏、水石膏或软石膏，理论成分CaO32.6%，SO.5%，H2O20.9%，单斜晶系，晶体为板状，通常呈致密块状或纤维状，白色或灰、红、褐色，玻璃或丝绢光泽，摩氏硬度为2，密度2.3g/cm3；硬石膏为无水硫酸钙（CaSO4），理论成分CaO41.2%，SO.8%，斜方晶系，晶体为板状，通常呈致密块状或粒状，白、灰白色，玻璃光泽，摩氏硬度为3～3.5，密度2.8～3.0g/cm3。天然二水石膏（CaSO4·2H2O）又称为生石膏，经过煅烧、磨细可得β型半水石膏（2CaSO4·H2O），即建筑石膏，又称熟石膏。煅烧温度为°C可得模型石膏，其细度和白度均比建筑石膏高。若将生石膏在-°C或高于°C下煅烧，即得地板石膏，其凝结、硬化较慢，但硬化后强度、耐磨性和耐水性均较普通建筑石膏为好。
（2）用途及市场价格
市场上目前石膏的应用最多的是建筑行业。我国对建筑石膏粉（半水石膏）需求量最大的行业是石膏板制造业，每年消费建筑石膏粉0万吨以上，主要用于生产石膏板、石膏线、石膏构件等装饰材料。其次为自流平石膏制造业，市场年需求量万吨以上。
半水石膏的价格受产品白度、纯度和综合技术性能指标的影响较大。其中主含量在85%以下、白度80以下的普通半水石膏价格约~元/t；主含量在98%以上、白度在93%以上的高品质石膏出厂价在元/t以上。
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