铝灰中金属Al和Al2O3的物相分析

随着科学技术的发展,铝灰中金属铝的工业应用越来越广泛,铝灰中金属铝的含量决定了其不同的工业用途.通过试验,找到一个快速简便分离铝灰中金属铝和三氧化二铝的物相分析流程,并对不同组分的铝灰进行了金属铝和三氧化二铝的物相分析.     

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。     

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。      

钛铝危废的资源化利用和无害化处理进展

鉴于我国含钛和含铝危废引起的严重环境污染潜在风险和有价元素资源浪费等弊端,以硫酸法钛白粉行业产生的酸解废渣和铝冶炼过程产生的铝灰为典型代表,回顾了国内外近年来在钛铝危废资源利用和无害化方面取得的主要进展和成就。主要结论如下:（1）旋流器分离法和磁选法,是目前钛白行业处理酸解废渣应用最广的两种方法,但仍存在TiO₂回收率不高和回收产品中TiO₂品位低等问题;碱法虽解决了上述问题,实现了高效回收利用酸解废渣中钛资源,但其经济性差、规模小的现状有待进一步升级。（2）铝灰处理的研究繁多,主要集中在资源化利用方面,而其无害化处理才是彻底解决铝灰危废的根本手段,进一步制定铝灰的毒性检测标准和环境风险评估,加强对铝灰中氟和氮等元素的监测和无害化管理,实现铝灰资源化与无害化技术的推广是未来研究的方向。      

铝电解废渣资源化回收及无害化处理技术研究现状与展望

铝在工业生产中占有重要地位,但电解铝过程中产生的炭渣、铝灰、大修渣等物质的堆存和填埋造成了资源浪费和环境污染,因此对其进行资源化回收和无害化处理具有极其重要的意义。从铝电解废渣的特性出发,分析了其来源、成分及危害性,梳理了浮选法、化学法、湿法、火法在资源回收以及火法、真空热还原—石灰固化法在无害化处理方面的研究现状,指出了目前各技术存在的主要问题并对未来的发展方向提出了建议,旨在为铝电解废渣的资源化回收及无害化处理技术提供新思路,促进电解铝行业的绿色可持续发展。     

二次铝灰高温焙烧脱氮固氟试验研究

铝灰中的氮化铝受潮产生氨气和部分氟化物可溶是铝灰成为危险固体废弃物的主要原因，为脱除铝灰中的氮化铝和氟化物，实现铝灰的无害化、减量化的目的，采用钙盐高温焙烧铝灰脱氮固氟、水洗回收无机盐的工艺，研究了焙烧温度和加入钙盐的质量对铝灰脱氮固氟效果的影响。结果表明，在加入3%的CaCl₂作为固氟剂、焙烧温度为1 300℃和焙烧时间为4 h的条件下的铝灰氮元素含量降低至0%，铝灰遇水气体释放量降低至2 mL/g，可溶出氟离子浓度降低至6.71 mg/L，铝灰减重13.44%，焙烧后的铝灰水洗无机盐的回收率为84%。研究为铝灰的无害化减量化资源化提供了新的思路。      

高灰煤泥资源化利用途径及研究现状

为了解决高灰煤泥难以资源化利用的问题,基于煤泥的特性及微细颗粒表/界面性质,剖析了高灰煤泥难以资源化利用的原因,介绍了高灰煤泥的资源化特性,阐述了目前煤泥资源化利用的方式,主要为锅炉燃烧燃料、化工产品原料、改性吸附剂及其他化工过程的辅助原料等。指出现阶段提高煤泥的附加值是煤泥资源化利用的关键途径之一;在高灰煤泥界面准确认知的基础上,可对煤泥界面进行精准调控;通过选择性絮凝、反浮选等从煤泥中富集回收微细黏土矿物,利用煤泥制备复合相变材料。     

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。     

二次铝灰酸浸——微量加碱法制备聚合氯化铝

二次铝灰是再生铝工业生产中的主要副产物之一,已被列为危险废物,长期堆放或随意处置会引发许多环境问题。采用武汉某再生铝公司的二次铝灰,通过控制加碱改进的酸浸工艺制备聚合氯化铝。研究了酸浸物料投加比、酸浸温度、酸浸时间对铝灰中铝浸出率的影响及碱化度B值、加碱速率、加碱时温度对铝离子水解聚合形态的影响。结果表明,二次铝灰最优浸出条件为物料投加比m_铝灰∶m_HCl∶m_水=1∶4∶4、酸浸温度85℃、酸浸时间2.0 h,此时铝的浸出率达60.30%;向优化条件下制得的酸浸液中缓慢滴加15%Na₂CO₃溶液制备聚合氯化铝,当碱化度B值为2.4、加碱速率为3.6 m L/min、加碱时温度为80℃时,聚合氯化铝中Alb含量最高,达57.49%。该工艺成功制备了聚合氯化铝,实现了二次铝灰的资源化和无害化处理。     

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。      

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。     

基于“C-JSTK”技术的煤矸石中氧化铝和二氧化硅提取新工艺

通过对在煤矸石中提取氧化铝和二氧化硅工艺流程的分析和研究,针对"煤矸石-纯碱"烧结过程中产生的铝硅酸钠的问题,提出了解决方案,利用"C-JSTK"技术加速了煤矸石的反应过程,并提高了氧化铝和二氧化硅的提取率,降低了烧结过程中的碱损失率。最后,对废气、废液的循环利用以及废热分级使用的情况进行了探究,达到了合理利用资源的目的。     

粉煤灰“工程型”及“产品型”资源化利用研究进展

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,同时也是含有有价组分的二次资源。粉煤灰综合开发不仅可以提高其资源化利用率,实现变废为宝,还能有效缓解因其长期堆积而造成的土地资源占用和环境污染问题。对粉煤灰的“工程型”及“产品型”资源化利用进行了梳理,在“工程型”利用方面,粉煤灰可大规模用于建筑行业,但产品附加值低,且其掺量有待进一步提高;可用于农业领域来改良土壤提升肥力,但需对其自身进行减毒处理;可在环境保护领域用于废气废水处理等,但负载了有害物质后的粉煤灰需要进行再处理。在“产品型”利用方面,可从粉煤灰中回收有价物质,如利用物理法分离微珠、磁珠及未燃碳以及利用化学法提取铝及关键金属等,但往往存在回收率及产品纯度低、易产生二次污染等问题;可用粉煤灰制备高附加值产品,增加经济效益,但目前产品种类少、制备成本高、市场接受度低。针对以上问题,从原料分类细化、产品攻关方向、行业标准制定、国家政策导向等角度为我国未来粉煤灰的资源化综合利用发展提出了合理建议。     

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。     

微波加热技术在冶金渣资源化利用中的应用

冶金渣中含有大量的有价金属元素。为提高冶金渣的资源化利用率,实现固废无害化、减量化、资源化处理,进而推动我国冶金工业的增值增效、健康稳定持续发展。对近年来冶金渣的资源化利用研究进展进行了综述,重点介绍微波加热技术在冶金渣资源化中的应用,旨在为合理开发利用不同的冶金渣提供借鉴。      

粉煤灰制备高耗氯产品主反应装置能质平衡模型

探索开发新的粉煤灰有价组元高附加值提取工艺对提高大宗固废粉煤灰的资源利用效率具有现实意义。本文首先基于氯化冶金原理提出采用喷吹竖炉工艺结合精馏提纯技术,以粉煤灰与工业副产氯气为主要原料制备高耗氯产品的技术解决方案,兼顾“以废治废”。然后构建了喷吹竖炉工艺主反应装置的能质平衡模型,通过数值计算分析了经济技术指标,评估了工艺的可行性。计算结果表明,每小时处理695 kg粉煤灰可以生产具有高附加值的AlCl₃、FeCl₃及SiCl₄的理论产量分别为498.78、94.86和935.55 kg;同时消耗焦炭280.47 kg,工业副产氯气1593.74 kg,载气空气182.07 kg;提高工业副产氯气的预热温度可以减少焦炭消耗量,优化生产成本;炉气带走热量占主反应装置热量支出的74.78%,与粉煤灰中各氧化物的氯化率呈正相关;精馏提纯后的高热值炉气结合烟气炉等余热回收设备可以实现循环利用。研究内容和结果可为后续工艺仿真模拟和优化操作参数提供理论基础和数据支撑。     

山西省典型煤电基地煤基固废综合利用研究与资源化分析

通过对山西省典型煤电基地潞安矿区煤矸石和粉煤灰综合利用途径进行深入的研究,对煤矸石和粉煤灰样品的化学组成、矿物组成、发热量、重金属含量、灰分含量、水分含量、含碳量和全硫量等物理化学性质进行检测试验,结合煤基固废综合利用的总体原则和对应用过程中对环境污染风险的考虑,选择适合不同物理化学性质的煤矸石的利用途径和优先发展产业链。研究发现,山西地区大部分煤矸石适合制备水泥和建筑材料,部分煤矸石适合回收硫铁矿、制作高级陶瓷、制备分子筛、用作燃料和发电材料;而山西地区的粉煤灰不适于做混凝土掺料、水泥混合材、硅酸盐制品、砂浆原料、回填材料、泡沫绝热材料、粉煤灰三渣和陶质材料,适合用做填料、农用、提铝,也可用于水处理剂和其他高附加值应用。该研究可为提高山西省典型煤电基地固废利用率和产业化实际应用提供参考。