铝灰综合利用工艺技术进展

我国铝灰产生量大,资源化利用水平迫切需要提高。介绍了铝灰资源特性以及综合处理利用工艺技术进展,并对铝灰的资源化利用途径和处理工艺进行了探讨。金属铝和氧化铝两种物料的利用是铝灰资源化利用的关键。建议使用电炉对铝灰进行熔炼处理,一方面可实现金属铝的高效回收,同时使用尾渣生产预熔渣等炼钢辅料,可实现铝灰的全部高附加值利用,具有广阔的市场开发价值。     

铝灰中铝及其氧化物回收方法现状

铝灰主要由氧化铝（Al₂O₃）、金属铝（Al）、氮化铝（AlN）、镁尖晶石（MgAlO₄）、方镁石（MgO）、石英（SiO₂）和含有少量碳化物和氮化物的盐熔剂组成。总结了铝灰的形成过程和环境危害。概述了火法冶金方法和湿法冶金方法在回收铝和氧化铝方面的应用,以期提高铝及氧化铝的回收率,从而最大程度地减少铝灰的污染,实现铝灰资源化。      

铝灰的处理技术、环境评价及相应管理政策

铝灰是制铝工业生产过程中产生的有毒有害固体废弃物,一方面含有大量的金属铝及铝的化合物,具有较高的工业回收和再利用价值;另一方面常含有Cr、Cd、Pb等重金属元素和F-、Cl-、CN-等有害离子,在污染土壤的同时,还会随着重金属元素和有害离子迁移导致地下水污染。随着我国2020年铝灰产量进一步上升,寻求经济绿色的铝灰回收方法、恰当的环境评价方法和合理可行的管理政策迫在眉睫。从铝灰处理方法、环境评价方法和铝灰管理政策3个方面总结了我国处理铝灰的方法、面临的难题和未来发展方向。现阶段而言,国内外铝灰处理方法主要分为铝灰回收、无害化处理和资源化利用,其中铝灰回收又分为火法回收和湿法回收。其中火法的无盐回收法,不引入盐类添加剂,污染较小、回收率较高,在未来有很大的应用空间;铝灰资源化是以铝灰为主要原料制备建材和药剂,由于材料成本较低、性能优越,对环境的污染少,因而具有广阔的应用市场和发展前景。环境评价方法则是以《土壤环境（试行）评价标准》（HJ 964—2018）和《地下水环境评价标准》（HJ 610—2016）为基础,结合多种统计方法给出包括环境变化趋势、承载上限等在内的评价结论,是具有实际意义的科学的评价方法。铝灰管理政策是从国家法规、地方政策和部分企业政策的角度出发,介绍了铝灰危害性和当前堆积管理政策,给企业未来政策制定提供了借鉴。总而言之,从铝灰处理、环境评价和管理政策不难看出,科研和生产势必要紧密结合,推动铝灰处理方法朝着绿色无毒、综合利用的方向前进。     

二次铝灰工艺矿物学特性研究

二次铝灰因成分复杂且含有毒害组分,物质组成及堪布特性不明限制了二次铝灰的无害化处置和有价组分的资源化利用。本研究利用XRF、XRD、激光粒度、SEM-EDS等对山东某铝电公司的二次铝灰进行了工艺矿物学特性研究。结果表明:二次铝灰中主要含Al、Mg、F、Si、K、N等元素,Al组分含量达到约84.933%;二次铝灰中主要含铝物相有Al_2O_3、金属Al、AlN、MgAl_2O_4等。AlN、金属Al、Al_2O_3含量分别为18.13%、12.41%、25.89%,总的铝物相含量为56.43%。二次铝灰粒度细,且分布不均匀,d(0.1)为1.058μm,d(0.5)为37.544μm,d(0.9)为264.882μm;含铝组分主要为氧化铝、尖晶石和铝锰合金;铝的氧化物主要以粒状存在且粒度较小,铝镁尖晶石组分以针状存在,部分以粒状、放射状存在;铝金属组分以游离颗粒单独存在,部分与锰铁组分紧密共生,以合金的形式存在。含氟组分浸染在铝镁组分中,铁和硅等微量组分以合金态集中存在于二次铝灰中,钾组分含量较低且与铝镁组分紧密共生。     

高纯铝灰碱性焙烧提取铝研究

采用碱性焙烧法提取高纯铝灰中的铝,探讨了焙烧温度、焙烧时间、碱灰比等因素对铝灰中铝浸出率的影响。结果表明,碱性焙烧适宜条件为:焙烧温度600 ℃、焙烧时间60 min、碱灰比1.0,此时得到的焙烧产物物相为NaAlO₂、Al₂O₃,焙烧产物在温度25 ℃、液固比10∶1条件下水浸60 min,铝浸出率为78.95%。     

世界铝工业可持续发展分析

金属铝是一种可永久储存的“能源 资源”型材料,具有十分优异的可持续性能,它对经济、环境和社会的影响作用,需要重新认识和定位。金属铝在生产领域和应用领域具有正、负可持续性能特点,决定了一些产铝大国对铝工业在国家水平上进行战略性调整,在国际间展开竞争。     

铝试剂示差光度法测定砂岩矿中的三氧化二铝

本文介绍了铝试剂示差光度法在测定砂岩矿中三氧化二铝的应用，它使三氧化二铝的测试范围从0．200mg／100mL扩大到0．600mg／100mL，从而解决砂岩矿中不同含量的三氧化二铝的测定问题，有很好的实际应用价值。     

碳包铝纳米颗粒/石蜡复合相变导热材料的制备及其热学性能研究

采用直流碳弧法制备碳包铝纳米颗粒,并将其分散于石蜡(PW)基底中以制备碳包金属铝/石蜡复合相变材料.运用X射线衍射分析、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析方法,研究碳包铝纳米粒子的微观形貌结构;利用差示扫描量热法及热失重分析方法,研究碳包金属铝纳米粒子和碳包铝/石蜡复合相变材料的热学特性、热稳定性以及热传导性能.结果表明:制备的金属铝纳米粒子呈现类球状核壳型结构,粒径范围在50～100 nm;相比纯石蜡,碳包铝/PW复合相变材料的分解温度提高至230℃,并且复合相变材料的相变特性无明显变化;碳包金属铝/PW复合相变材料的导热系数比纯石蜡增长了194.4％,提高到0.21 W/(m· K).     

氧化铈对低品位菱镁矿制备镁铝尖晶石材料的影响

以低品位菱镁矿与工业氧化铝为原料制备镁铝尖晶石材料,分析研究氧化铈对以低品位菱镁矿为原料制备的镁铝尖晶石材料中结晶相组成、结晶度、晶胞常数、微观结构的影响.用XRD法和SEM法对烧后试样的相组成和显微结构进行研究.利用X'pert plus软件对试样中结晶相的相对结晶度进行计算,并对镁铝尖晶石相的晶胞常数进行分析.结果...     

二次铝灰中氮化铝的特性及其脱除工艺研究进展

二次铝灰中的氮化铝遇水会释放出氨气是导致铝灰成为危险废弃物的主要原因,因此实现铝灰无害化及资源化对铝资源可持续发展具有重要意义。阐述了铝灰中氮化铝的来源及物理化学性质。重点介绍了氮化铝的两种不同转化行为:水解行为、氧化行为,详细介绍了氮化铝水解、氧化过程中产物的变化及影响因素。并依据氮化铝转化行为对比了目前铝灰湿法、火法除氮工艺的特点及不同,指出未来铝灰除氮工艺的研究方向不仅要着重在工艺方法上,还应关注到相关检测标准、工艺过程中产物的成分及工艺安全性上。      

钙化焙烧法脱除二次铝灰中氮的试验研究

针对二次铝灰中氮化铝导致的铝及其化合物浸出效果不佳的问题,采用钙化焙烧法处理二次铝灰。重点研究配料比、焙烧温度、焙烧时间对二次铝灰脱氮率的影响。结果表明,钙化焙烧法可快速降低二次铝灰中氮化铝含量,可将二次铝灰中不利于浸出的氮化铝和氧化铝转变成易于浸出的12CaO·7Al2O3。最佳脱氮工艺参数条件:配料比为mCaO:m铝灰=0.4、焙烧温度900℃、焙烧时间300min,在此条件下二次铝灰的脱氮率为85.25%。研究结果可为钙化焙烧法提高二次铝灰中铝及其化合物的浸出率提供参考。     

二次铝灰钙化煅烧提取氧化铝的试验研究

铝灰是铝工业冶炼生产过程中产生的主要污染物之一，二次铝灰与碳酸钙配料后煅烧可以形成以铝酸钙为主要成分的煅烧渣，利用铝酸钙溶出氧化铝是处理二次铝灰的一个有效方法。本试验以二次铝灰与碳酸钙为原料，对二次铝灰钙化煅烧过程中铝灰的钙化与铝酸钙浸出氧化铝的过程进行了研究。试验结果表明，铝灰钙化的最佳煅烧条件为碳酸钙与铝灰质量比1 GA6FA 1、煅烧温度1 000℃、煅烧时间90 min，在此条件下，碳酸钙完全分解且锻后产物活性度较高，可获得主要成分是Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂的煅后料；煅后料在NaOH浓度160 g/L、Na₂CO₃浓度66.67 g/L、溶出温度85℃、溶出时间45 min的条件下，氧化铝浸出率最大，浸出率为79.22%。研究经济而有效的铝灰处理方法，不仅可以实现铝资源的高效循环利用，而且对于社会的可持续发展也产生深远的影响。      

固体生物质燃料灰中三氧化硫测定方法的研究

针对固体生物质燃料灰中三氧化硫的测定方法进行经典化学分析法硫酸钡质量法和库仑电位滴定法的比对考察实验,并对其测定结果进行统计分析,指出采用硫酸钡质量法测定固体生物质燃料灰中三氧化硫更为准确可靠.同时对硫酸钡质量法的测定方法进行精密度评估,为固体生物质燃料灰成分国家标准制定提供技术依据.     

机械活化对粉煤灰提铝影响研究

为提高粉煤灰中铝提取率, 采用机械活化对粉煤灰进行预处理, 探讨了机械活化对粉煤灰焙烧-酸浸效果的影响。结果表明: 机械活化能提高粉煤灰比表面积、增加反应活性点, 促进活化反应的进行; 通过机械活化, 在Na₂CO₃与Al₂O₃物质的量比1.6、850 ℃下焙烧50 min后酸浸, 铝浸出率达到91.58%。     

高铝粉煤灰提取氧化铝的研究进展

高铝粉煤灰是近年来在我国北方地区发现的一种新的粉煤灰类型,其主要特点是粉煤灰中氧化铝的含量高达40%左右。高铝粉煤灰作为一种区别于铝土矿的非传统氧化铝资源,其利用方式一直备受关注。高铝粉煤灰提取氧化铝既能有效降低粉煤灰环境污染,又能缓解我国铝土矿资源短缺问题。实现了粉煤灰的高附加值利用,同时符合国家循环经济的发展要求,相关研究近年来已成为一个研究热点。本文对国内某高铝粉煤灰化学组成、物相组成、粒度组成、形貌等基本特性进行了分析。在此基础上对国内外粉煤灰提铝技术,包括石灰石烧结法、碱石灰烧结法、酸溶法、酸碱联合法等从研究现状、反应原理和技术优缺点等几个方面进行了分析和比较。指出了制约各种方法工业化发展的关键因素。最后结合近年来的研究进展,探讨了今后应解决的关键问题和主要研究方向。     

预热对集装箱用异种铝合金管-板焊残余应力的影响

为降低铝制集装箱中异种铝合金焊的残余应力,采用预热方法对A356铝板和6061铝管进行熔化极惰性气体保护(MIG)焊接,利用ABAQUS有限元软件进行预热焊接模拟,分析不同预热温度及电流条件对残余应力及其分布的影响。结果表明,焊缝及近缝区存在较大的径向和周向残余拉应力,有限元模拟的应力分布与实测值基本吻合,验证了焊接模拟的有效性。施加焊前预热可小幅降低径向应力和轴向应力,但使焊件变形量增大。焊前预热并减小焊接电流可减缓母材升温及冷却速率,减小焊件不同区域温差,有效降低各向残余应力及焊件的变形程度。预热温度越高,残余应力降低越多,预热温度150 ℃时,相对未预热焊接样品的残余应力和变形量最大降幅可达40.8%和20.3%。