粉煤灰是燃煤电厂煤炭燃烧的副产物，是我国最大的工业固体废弃物之一。我国粉煤灰中氧化铝的平均含量约27％，从粉煤灰中提取氧化铝对减轻粉煤灰环境污染、扩大粉煤灰资源化利用途径以及拓展我国氧化铝工业原料来源都具有重要意义。本文针对目前粉煤灰提铝工艺中普遍存在的活化能耗高的问题，研究了低能耗活化粉煤灰的新技术及其活化机理。　　通过对我国具有代表性的四种F型粉煤灰—低含钙灰(FCFA)、高含钙灰(CCFA)、高含铝灰(ACFA)、高烧失重灰(LCFA)中氧化铝浸取活性差异的研究发现，玻璃相和CaO含量以及矿物组成是决定粉煤灰化学反应活性的主要因素。CCFA和LCFA中CaO含量高、玻璃体多，直接盐酸浸取可以分别实现47.62％和79.13％的氧化铝浸出率。FCFA和ACFA中Al2O3主要以莫来石形式存在，CaO含量低，直接浸取的氧化铝浸出率均低于10％。CCFA经800～1100℃直接烧结1小时后，氧化铝浸出率可达80.89％。而FCFA和ACFA经添加钙质助剂并在经900℃烧结后，氧化铝浸出率可分别达到85.31％和70.22％。　　针对所开发的助剂，系统研究了助剂添加量、烧结温度、烧结时间等对粉煤灰FCFA活化效果的影响。研究表明，粉煤灰掺加助剂烧结后，可以破坏粉煤灰中莫来石的晶相结构，生成在酸性介质中易反应的钙长石。当助剂Ca/FCFA质量比为0.14时，900℃烧结1小时后Al2O3浸出率可超过85％。通过研究盐酸浸取温度、盐酸浸取时间、盐酸浓度和液固比对活化后的FCFA中Al3+、Ca2+、Fe3+离子浸出率的影响，得出了活化粉煤灰在盐酸溶液中不一致反应渗透的浸出机理。　　以玻璃化研究为目标，通过添加低熔点助剂硼砂研究了活化FCFA的新工艺，考察了烧结产物的玻璃化程度对氧化铝浸出率的影响，结果表明硼砂既能通过促进粉煤灰玻璃化而提高其化学活性，又能通过B对Si的取代反应更加彻底破坏莫来石结构，从而大幅度提高了粉煤灰中氧化铝的浸出率。当Na2B4O7/粉煤灰质量比为0.5，900℃烧结5分钟，可实现FCFA中氧化铝浸出率达到95％以上。另外，研究也提出了从浸取液中回收H3BO3和制备氧化铝的方法。　　为了研究粉煤灰活化机理，从莫来石合成着手，以不同品质的高岭土模拟煤炭中的无机组分，研究了粉煤灰中莫来石的形成机理与影响因素，探讨了不同条件下形成莫来石的化学特性及助剂活化效果。研究表明，高岭土中的白云母杂质有利于低铝莫来石的生成，而石英杂质则促进了高铝莫来石的生成;所开发助剂对各条件下生成的莫来石均具有良好的适应性，而且能够促进莫来石按分子式发生一致熔融分解，并反应生成钙长石，从而实现活化。　　完成了年处理1万吨粉煤灰制备氧化铝的概念设计，探讨了提高经济效益的途径。