二资源铝灰化研究新进展

2． 2 二次铝灰的铝灰回收方法

处理二次铝灰的主要目的是利用其中的含铝物质，如金属铝、资源氧化铝、化研氮化铝等。究新进展根据铝灰的铝灰处理方式和用途主要分为湿法化学法制备含铝材料、高温烧结法制备耐火材料、资源作为主要原料制备建筑材料等。化研

湿法化学法制备含铝材料的究新进展方法主要是以氢氧化钠、硫酸、铝灰盐酸或硝酸溶液为介质，资源通过加压浸出的化研方式处理二次铝灰，浸出反应过程中铝灰中的究新进展金属铝和可溶性的氧化铝进入溶液，形成的铝灰浸出料浆经固液分离后获得浸出渣和含铝溶液。含铝溶液经系列处理后可制备出氧化铝、资源硫酸铝、化研氯化铝等产品。浸出渣经洗涤、烘干后可用作生产陶瓷、建筑材料的主要原料。该方法存在的主要缺点是浸出过程未考虑氮化物、氟化物的回收利用，处理过程产生的气体对环境依然产生较坏影响，而且工艺循环能力差，生产成本比较高。

高温烧结法制备耐火材料的方法是按照所制备产品的要求，经配比混料后在高温条件下烧结，制备出合格的棕刚玉、镁铝尖晶石或 Sialon 等耐火材料。制备出的耐火材料性能均可满足工业需求，而且制备成本较低，具有显著的经济效益。但在制备耐火材料过程中需要先对铝灰进行洗涤除氮，消除含氮物质在后续使用过程中的水解，影响产品的性能。目前有关除氮的工艺技术均采用热水洗涤的方式，但热水洗涤除氮效率低、除氮效果差，还不能满足工艺的要求。

作为主要原料制备建筑材料的方法是以铝灰为主要原料，并加入石英、黏土等可降低烧成温度的添加剂进行生产。获得的清水砖气孔率和耐压强度良好，是传统黏土烧结砖的理想替代品。也可以将铝灰、铝污泥和氧化铝为原料制备铝酸钙水泥，制备出的铝酸钙水泥的各项性能指标均可达到国际水泥标准。但铝灰中含有一定量的氯盐、重金属和氟化物等影响产品强度、耐腐蚀性等性能，尤其氮化铝的水解对大气环境产生恶劣影响，依然需要进行预处理后才能使用。一定程度增加了铝灰资源化的成本及技术难度，阻碍了铝灰在建筑领域的推广应用。

2． 3 资源化利用新技术

开发有效解决铝灰中氟的危害，促进氮化铝的快速水解，实现绿色资源化的工艺路线是处理铝灰的追求目标。沈阳工业大学提出了一种以硫酸氢铵为主要介质，采用湿法冶金的方法处理铝灰的工艺技术，其工艺流程示意图如图 1 所示。

该工艺流程为湿法密闭循环流程，所有反应均在密闭的容器中进行，生产过程中无任何气体、废水外排。铝灰中的氮化铝与硫酸氢铵反应剧烈，可以在较短的时间内生成硫酸铝铵和硫酸铵进入溶液。其他反应活性比较大的含铝矿物的铝也会形成铝离子进入液相。经硫酸氢铵处理后的不溶固体残渣属于高铝物料，可用于制备性能良好的耐火材料或结构陶瓷。固液分离后的浸出液经氨水沉淀后获得氢氧化铝微粉产品和硫酸铵溶液，当硫酸铵溶液的中的氟离子浓度累积到一定程度时可通过向溶液中加入硫酸钠使氟离子形成冰晶盐沉淀，从而避免流程中氟离子的积累。 

图 2 为铝灰中的铝在不同反应温度条件下的浸出率变化曲线，可以看出随着反应温度的升高铝灰中的氧化铝的浸出速度加快。反应温度为 160 ℃条件下，氧化铝的浸出率相对较高，反应时间为 240 min 时氧化铝的浸出率达到最高值 56% ，但进一步延长时间并不能提高氧化铝的浸出率。从图 3 中铝灰和浸出渣( 浸出 4 小时) 的物相分析结果可以看出，铝灰主要由氮化铝、氧化铝、氯化钠和铝镁尖晶石组成，经硫酸氢铵浸出后，灰中的氮化铝和氯化钠的衍射峰已完全消失了，说明氮化铝和氯化钠已完全溶解。

3 结语与展望

铝灰由于其含有氟化物、氮化物等被定义为危险固体废弃物，如何处理好氟化物和氮化物的回收利用是实现铝灰资源化的关键。资源化利用新技术以硫酸氢氨为主要介质采用湿法循环处理技术处理铝灰，工艺具有能耗低、可实施性强、AlN 水解完全、过程中无废液、废气排放等特点，可实现铝灰的高效、绿色资源化利用，具有广阔的应用前景。但对于铝灰湿法循环处理技术的有关基础理论，如反应过程中的相关热力学、相关元素的迁移转化过程、进出过程的有关机理等还缺乏深入系统研究，有待进一步完善。

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