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我国铝土矿资源缺乏，但高铝煤资源丰富，其储量预测高达1600亿吨。由高铝煤中伴生的铝资源生产氧化铝可以弥补铝土矿资源的短缺。高铝煤灰熔点高，有利于提高流化床催化气化的可操作性。但在催化气化过程中高铝煤中的铝容易和碱金属催化剂发生反应，导致催化剂失活，使得气化催化剂的回收率低。如果将高铝煤气化催化剂的回收与提取气化灰渣中的氧化铝结合起来，就可以有效地降低催化剂的回收成本，提高高铝煤催化气化的整体经济性。因此，本文基于催化气化和氧化铝提取相结合的技术思路，以孙家壕高铝煤为研究对象，利用热重分析仪和固定床煤气化反应装置研究了Na2CO3催化高铝煤焦水蒸气气化特性，并与K2CO3对煤焦气化反应的催化作用进行了对比。此外，研究了Na2CO3催化剂在高铝煤焦水蒸气气化过程中的失活规律。在此基础上，对水洗法回收Na2CO3催化剂及烧结法回收Na2CO3催化剂同时提取氧化铝的可行性进行了初步研究。得到的主要结论如下: (1)通过研究Na2CO3对高铝煤焦水蒸气气化反应性的影响，发现温度、催化剂负载量和煤焦中的灰分是催化气化反应性的重要影响因素。随着温度的升高，Na2CO3相对催化作用降低;随着Na2CO3负载量的增大，催化气化反应性提高，当Na2CO3负载量为35％时达到饱和。通过比较温度和催化剂负载量对气化反应性的影响，发现负载15％ Na2CO3的煤焦催化气化反应温度比非催化气化反应温度低200℃。加入Na2CO3后，孙家壕煤的灰熔点明显下降，但负载15％ Na2CO3的气化灰渣较疏松。催化气化残焦的比表面积相对于非催化气化残焦的比表面积降低，催化剂堵塞煤焦中的微孔是导致比表面积下降的主要原因。Na2CO3在气化过程中容易和煤中的铝硅矿物质发生反应生成硅铝酸钠，硅铝酸钠的硅铝比随着碳转化率的增大先减小后增大。此外，不同碳转化率的气化残渣的拉曼光谱分析表明，随着碳转化率的增大，小环结构数量减少，反应性降低。 (2)Na2CO3与K2CO3催化作用研究表明，以质量百分含量和摩尔含量分别进行比较时，Na2CO3和K2CO3的催化活性对比结果相反，说明催化剂的活性在一定含量范围内与催化剂的分子数量有关。此外，Na2CO3比K2CO3容易失活，主要由于Na2CO3在水蒸气中具有较好的分散性和低的挥发性。在气化过程中，Na2CO3和K2CO3与灰分中铝反应生成NaAlSiO4和KAlSiO4等硅铝酸盐，而NaAlSiO4和KAlSiO4均无催化活性，这是造成催化剂失活的主要原因。 (3)采用水洗法回收负载15％ Na2CO3的孙家壕煤焦催化气化灰渣中的钠催化剂时，回收率较低，仅有39.5％。当采用水洗法从不同Na2CO3负载量的煤焦气化灰渣中回收钠催化剂时，回收率随催化剂负载量的增大而增大。而用盐酸萃取时，钠回收率显著增加，表明相当一部分钠生成不溶于水但可溶于盐酸的NaAlSiO4。钠催化剂的最大失活量相当于9％ Na2CO3负载量。 (4)烧结法回收Na2CO3催化剂结合提取氧化铝的初步研究表明，以Na2CO3催化水蒸气气化灰渣为原料，采用Ca(OH)2烧结法可以提取灰渣中的氧化铝同时较好地回收钠催化剂。最佳的氧化铝提取条件为:煅烧温度1200℃，Na2CO3负载量15％，Ca(OH)2活化剂的添加量为15％，煅烧时间2h，活化熟料在60℃水中溶出10 min。水洗与Ca(OH)2烧结法联合时，钠催化剂回收率可达72％，铝的回收率为88.46％。