2． 2 二次鋁灰的回收方法

處理二次鋁灰的主要目的是利用其中的含鋁物質(zhì)，如金屬鋁、氧化鋁、氮化鋁等。根據(jù)鋁灰的處理方式和用途主要分為濕法化學(xué)法制備含鋁材料、高溫?zé)Y(jié)法制備耐火材料、作為主要原料制備建筑材料等。

濕法化學(xué)法制備含鋁材料的方法主要是以氫氧化鈉、硫酸、鹽酸或硝酸溶液為介質(zhì)，通過加壓浸出的方式處理二次鋁灰，浸出反應(yīng)過程中鋁灰中的金屬鋁和可溶性的氧化鋁進入溶液，形成的浸出料漿經(jīng)固液分離后獲得浸出渣和含鋁溶液。含鋁溶液經(jīng)系列處理后可制備出氧化鋁、硫酸鋁、氯化鋁等產(chǎn)品。浸出渣經(jīng)洗滌、烘干后可用作生產(chǎn)陶瓷、建筑材料的主要原料。該方法存在的主要缺點是浸出過程未考慮氮化物、氟化物的回收利用，處理過程產(chǎn)生的氣體對環(huán)境依然產(chǎn)生較壞影響，而且工藝循環(huán)能力差，生產(chǎn)成本比較高。

高溫?zé)Y(jié)法制備耐火材料的方法是按照所制備產(chǎn)品的要求，經(jīng)配比混料后在高溫條件下燒結(jié)，制備出合格的棕剛玉、鎂鋁尖晶石或 Sialon 等耐火材料。制備出的耐火材料性能均可滿足工業(yè)需求，而且制備成本較低，具有顯著的經(jīng)濟效益。但在制備耐火材料過程中需要先對鋁灰進行洗滌除氮，消除含氮物質(zhì)在后續(xù)使用過程中的水解，影響產(chǎn)品的性能。目前有關(guān)除氮的工藝技術(shù)均采用熱水洗滌的方式，但熱水洗滌除氮效率低、除氮效果差，還不能滿足工藝的要求。

作為主要原料制備建筑材料的方法是以鋁灰為主要原料，并加入石英、黏土等可降低燒成溫度的添加劑進行生產(chǎn)。獲得的清水磚氣孔率和耐壓強度良好，是傳統(tǒng)黏土燒結(jié)磚的理想替代品。也可以將鋁灰、鋁污泥和氧化鋁為原料制備鋁酸鈣水泥，制備出的鋁酸鈣水泥的各項性能指標均可達到國際水泥標準。但鋁灰中含有一定量的氯鹽、重金屬和氟化物等影響產(chǎn)品強度、耐腐蝕性等性能，尤其氮化鋁的水解對大氣環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響，依然需要進行預(yù)處理后才能使用。一定程度增加了鋁灰資源化的成本及技術(shù)難度，阻礙了鋁灰在建筑領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

2． 3 資源化利用新技術(shù)

開發(fā)有效解決鋁灰中氟的危害，促進氮化鋁的快速水解，實現(xiàn)綠色資源化的工藝路線是處理鋁灰的追求目標。沈陽工業(yè)大學(xué)提出了一種以硫酸氫銨為主要介質(zhì)，采用濕法冶金的方法處理鋁灰的工藝技術(shù)，其工藝流程示意圖如圖 1 所示。

該工藝流程為濕法密閉循環(huán)流程，所有反應(yīng)均在密閉的容器中進行，生產(chǎn)過程中無任何氣體、廢水外排。鋁灰中的氮化鋁與硫酸氫銨反應(yīng)劇烈，可以在較短的時間內(nèi)生成硫酸鋁銨和硫酸銨進入溶液。其他反應(yīng)活性比較大的含鋁礦物的鋁也會形成鋁離子進入液相。經(jīng)硫酸氫銨處理后的不溶固體殘渣屬于高鋁物料，可用于制備性能良好的耐火材料或結(jié)構(gòu)陶瓷。固液分離后的浸出液經(jīng)氨水沉淀后獲得氫氧化鋁微粉產(chǎn)品和硫酸銨溶液，當硫酸銨溶液的中的氟離子濃度累積到一定程度時可通過向溶液中加入硫酸鈉使氟離子形成冰晶鹽沉淀，從而避免流程中氟離子的積累。 

圖 2 為鋁灰中的鋁在不同反應(yīng)溫度條件下的浸出率變化曲線，可以看出隨著反應(yīng)溫度的升高鋁灰中的氧化鋁的浸出速度加快。反應(yīng)溫度為 160 ℃條件下，氧化鋁的浸出率相對較高，反應(yīng)時間為 240 min 時氧化鋁的浸出率達到最高值 56% ，但進一步延長時間并不能提高氧化鋁的浸出率。從圖 3 中鋁灰和浸出渣( 浸出 4 小時) 的物相分析結(jié)果可以看出，鋁灰主要由氮化鋁、氧化鋁、氯化鈉和鋁鎂尖晶石組成，經(jīng)硫酸氫銨浸出后，灰中的氮化鋁和氯化鈉的衍射峰已完全消失了，說明氮化鋁和氯化鈉已完全溶解。

3 結(jié)語與展望

鋁灰由于其含有氟化物、氮化物等被定義為危險固體廢棄物，如何處理好氟化物和氮化物的回收利用是實現(xiàn)鋁灰資源化的關(guān)鍵。資源化利用新技術(shù)以硫酸氫氨為主要介質(zhì)采用濕法循環(huán)處理技術(shù)處理鋁灰，工藝具有能耗低、可實施性強、AlN 水解完全、過程中無廢液、廢氣排放等特點，可實現(xiàn)鋁灰的高效、綠色資源化利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。但對于鋁灰濕法循環(huán)處理技術(shù)的有關(guān)基礎(chǔ)理論，如反應(yīng)過程中的相關(guān)熱力學(xué)、相關(guān)元素的遷移轉(zhuǎn)化過程、進出過程的有關(guān)機理等還缺乏深入系統(tǒng)研究，有待進一步完善。

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