鋁灰鋁渣的回收利用

        利用鋁灰和粉煤灰合成Sialon陶瓷

　　Sialon陶瓷材料因具有優(yōu)越的力學(xué)性能、熱學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性而受到越來(lái)越多人的關(guān)注。上海交通大學(xué)的李家鏡等以鋁灰、粉煤灰和炭黑為主要原料，采用碳熱鋁熱復(fù)合還原氮化工藝制備了Sialon粉體。由于鋁灰和粉煤灰是常見的工業(yè)廢渣，利用鋁灰和粉煤灰合成Sialon陶瓷及其添加其他成分制備復(fù)相材料，不僅可以避免工業(yè)廢料產(chǎn)生環(huán)境污染，而且可利用該工藝降低Sialon陶瓷的合成成本，變廢為寶，使工業(yè)廢料再生利用，具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　從鋁灰中回收鋁制備超細(xì)氧化鋁粉體

　　劉曉紅等設(shè)計(jì)出回收鋁灰中的鋁制備氧化鋁粉體的新工藝，此工藝主要包括以下幾個(gè)過(guò)程：首先，用硫酸浸出鋁灰中的鋁，然后分離料漿，凈化鋁液，再將硫酸鋁液與碳酸氫銨反應(yīng)，生成前驅(qū)體碳酸鋁銨沉淀和硫酸銨溶液，蒸發(fā)濃縮硫酸銨溶液析出硫酸鋁，很后，煅燒硫酸鋁銨得到氧化鋁粉體。

　　利用鋁灰鋁渣制備低鐵硫酸鋁

　　硫酸鋁是無(wú)機(jī)鹽的基本品種之一，應(yīng)用十分廣泛?？滴耐ǖ葘?duì)鋁灰采用共沉積法的新工藝制備了低鐵硫酸鋁。鋁灰在條件下與硫酸作用生成硫酸鋁，在所得到的硫酸鋁溶液中加入高錳酸鉀和添加劑與鐵生成共沉淀，經(jīng)過(guò)濾除去，濾液經(jīng)濃縮、冷卻粉碎得到產(chǎn)品。以鋁灰為原料生產(chǎn)低鐵硫酸鋁的反應(yīng)條件為：硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%，硫酸實(shí)際用量比理論用量過(guò)量5%，反應(yīng)時(shí)間3h，pH值為3，收率達(dá)93.2%。該方法工藝簡(jiǎn)單、投資少、見效快、成本低、無(wú)二廢排放、經(jīng)濟(jì)效益顯著。特別是采用共沉法除鐵，使硫酸鋁質(zhì)量完全符合標(biāo)準(zhǔn)，是一條可行的工藝路線，特別適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)。

　　鋁灰煉鋼

　　利用鋁灰中殘鋁的氧化放熱進(jìn)行鋼水提溫節(jié)電，在外已有應(yīng)用先例，唐山鋼鐵公司的戴棟等利用鋁灰的升溫試驗(yàn)對(duì)電弧爐煉鋼的過(guò)程進(jìn)行了研究，提出在電爐中加入鋁灰，當(dāng)熔池形成吹氧助熔，熔清后分析碳、磷成分并取樣分析渣成分。結(jié)果表明采用熔化期鋁灰升溫工藝，固態(tài)鋁氧化放熱對(duì)廢鋼預(yù)熱和熔池提溫效果顯著，提高鋼產(chǎn)量8～10。熔化期鋁灰氧化升溫工藝簡(jiǎn)單易行，對(duì)廢鋼預(yù)熱加速熔化效果顯著，尤其適用于噴粉助熔條件的中小型電弧爐。鋁灰應(yīng)用于電爐煉鋼的節(jié)電提溫，開發(fā)前景廣闊。如若與煤粉等燃料混合進(jìn)行燒嘴助熔工藝相結(jié)合，根據(jù)鋁灰品位用于還原期脫氧或精煉等，均可收到較好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。王文虎等針對(duì)河南濟(jì)源鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀，利用工業(yè)鋁灰(AD粉)在LF爐中代替螢石分別在硅錳鎮(zhèn)靜鋼和鋁鎮(zhèn)靜鋼上的應(yīng)用研究，通過(guò)對(duì)工業(yè)鋁灰(AD粉)進(jìn)行無(wú)害化處理，在改善煉鋼過(guò)程中的渣況、強(qiáng)化脫氧、去夾雜的同時(shí)地解決了鋼中增氮問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本。

　　鋁灰合成Spinel—Sialon復(fù)相材料

　　由于鋁灰和粉煤灰均為工業(yè)廢料，董錦芳等利用固體廢棄物鋁灰和粉煤灰原位合成Spinel—Sialon復(fù)相材料，探索了復(fù)相材料的工藝參數(shù)，并通過(guò)鋁熱還原氮化工藝研究了氮化合成溫度和鋁添加量對(duì)合成產(chǎn)物物相組成的影響。由以上的這些回收方法的總結(jié)可以看出，鋁灰鋁渣在實(shí)際中有很多的應(yīng)用，能夠得到很多有利用價(jià)值的產(chǎn)品，同時(shí)回收的成本都不高，受到很多企業(yè)和科研工作者的關(guān)注。

　　鋁回收后廢棄鋁灰鋁渣的二次回收利用

　　生產(chǎn)凈水劑的原料

　　鋁灰鋁渣的另一個(gè)用途是作為生產(chǎn)凈水劑的原料口，一般采用硫酸溶解法生產(chǎn)凈水劑，這種方法在占有較大的比例。由于鋁灰中除氧化鋁以外還含有氟化物(如氟化鋁、氯化鎂等物質(zhì)，盡管氟化鋁沒有進(jìn)入我國(guó)危險(xiǎn)廢物名錄中，但有時(shí)還是被認(rèn)為是有害的)，因此生產(chǎn)的凈水劑質(zhì)量差，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境有的影響。從目前棄灰的利用途徑分析，生產(chǎn)凈水劑是一種比較簡(jiǎn)單的方案，但應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其利用過(guò)程的無(wú)害化研究，主要目的是地分離并利用鹵化物，然后再生產(chǎn)凈水劑。

　　生產(chǎn)絮凝劑的原料

　　傅麗華等利用鋁灰對(duì)聚合氮化鋁的制造進(jìn)行了研制。他們采用鋁灰酸溶一步法成功制備了聚合氯化鋁，認(rèn)為這種方法成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，適合我國(guó)的當(dāng)前國(guó)情。該方法的機(jī)理為：鋁灰的主要成分是鋁，新鮮鋁灰中鋁主要有兩種形態(tài)，一種為分散度較大的金屬鋁細(xì)粒，另一種為非晶型氧化鋁，兩種形態(tài)的鋁均能與鹽酸進(jìn)行激烈的放熱反應(yīng)，反應(yīng)可分為溶出、水解和聚合3個(gè)過(guò)程。鋁灰在鹽酸中的反應(yīng)，隨著鋁的溶出，pH值逐步升高，促使配位水發(fā)生水解，水解產(chǎn)生的鹽酸又促使鋁的溶出，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)pH繼續(xù)升高后，在相鄰2個(gè)OH間發(fā)生架橋聚合，聚合的結(jié)果減少了水解產(chǎn)物的濃度，從而促使水解繼續(xù)進(jìn)行，溶出、水解、聚合互相交替促成，使反應(yīng)向高聚濃度、高鹽基度、高聚合度方向發(fā)展，控制反應(yīng)投料配比和反應(yīng)時(shí)間就能制得氧化鋁和鹽基度合格的堿式氯化鋁溶液。鋁的溶出反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如果控制鹽酸濃度、投料順序和速度，就能合理利用反應(yīng)熱使反應(yīng)不用熱源而進(jìn)行自熱反應(yīng)。

　　生產(chǎn)建筑材料的原料

　　將鋁灰鋁渣和二氧化硅粉混合，經(jīng)過(guò)1350℃燒結(jié)后能制得鋪設(shè)路面用材料。這種材料的硬度要比普通路面材料高1.5倍左右，抗滑能力為普通路面材料的1.2倍左右，其已經(jīng)在日本得到推廣。但就我國(guó)再生鋁工業(yè)的鋁灰利用現(xiàn)狀來(lái)看，開發(fā)和利用途徑及技術(shù)還比較落后，尤其是棄灰的利用途徑和利用技術(shù)還非常落后。因此，應(yīng)該加強(qiáng)鋁灰及棄灰的利用技術(shù)研究，使我國(guó)再生鋁工業(yè)的鋁灰利用技術(shù)趕上發(fā)達(dá)我國(guó)的水平。

　　廢鋁灰制備陶瓷清水磚

　　鋁灰是一種來(lái)源于電解鋁、鋁型材、鑄造鋁合金等鋁冶煉企業(yè)的工業(yè)廢渣。徐曉虹等以廢鋁灰為原料添加量的粘土、石英和降低燒成溫度的添加劑，采用壓制成型法制備了高性能的陶瓷清水磚。通過(guò)加入這些可顯著降低合成溫度的復(fù)合型添加劑，不僅能夠降低以鋁灰為主要原料的陶瓷清水磚的成型溫度，還能夠地控制因產(chǎn)品收縮而產(chǎn)生的形變。這種陶瓷清水磚氣孔率為30%～50%，抗折強(qiáng)度大于20MPa，這些優(yōu)良參數(shù)使得該材料的應(yīng)用領(lǐng)域更加寬廣，能夠替代傳統(tǒng)的墻體材料。

　　本文對(duì)外鋁灰鋁渣的來(lái)源，鋁、氧化鋁等有價(jià)成分的回收及其利用鋁灰鋁渣得到新產(chǎn)品進(jìn)行了總結(jié)，認(rèn)為對(duì)于鋁灰鋁渣的回收已經(jīng)處于一個(gè)產(chǎn)品的成熟期，在此期間不同的工藝、回收方法不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品的收益也較好，因此對(duì)于鋁行業(yè)的生產(chǎn)廠家而言，應(yīng)該加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，對(duì)鋁灰鋁渣進(jìn)行回收，同時(shí)還能夠得到附加產(chǎn)品，為企業(yè)創(chuàng)造效益。