(1. 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室， 北京 100083；2. 北京科技大学冶金与生态工程学院， 北京 100083；3. 鞍钢集团有限公司鞍钢集团矿业有限公司， 辽宁 鞍山 114001)

  铝灰是铝工业产生的危险固体废弃物，其中含有氯、氮等有害元素和较多的氧化铝，具备危废和资源的双重属性。为实现铝灰中有害于人体健康的物质的脱除和氧化铝资源的回收利用，基于铝灰化学成分及物相组成分析，开展铝灰高温脱氮除氯及钙化转相制备铝酸钙试验，研究铝灰制备铝酸钙反应过程热力学、配比及温度对产物物相的影响。研究根据结果得出，在1 300 ℃下焙烧1 h，铝灰中的有害组分在高温下得以有效脱除，氮和氯元素脱除率分别为98.16%和99.33%；当物料Al2O3和CaO的质量比为0.36~1.79、控制焙烧温度为1 320 ℃时，可获得以7Al2O3·12CaO为主要物相的低熔点铝酸钙产品，所得到的铝酸钙产品可满足普通型炼钢用预熔型铝酸钙产品品质衡量准则要求。

  铝灰渣是原铝生产、铝产品加工及再生过程产生的危险固体废弃物，是铝液表面与空气接触发生氧化形成的浮渣。通常把从熔铸工序产出的固体渣称为铝灰渣，该种铝灰渣中的金属铝含量较高，把分离出金属铝后得到的细粉称为铝灰。

  在铝灰形成过程中，熔融铝液暴露在空气中会与氮气反应生成有害于人体健康的物质氮化铝。氮化铝在室温下可与空气中的水分发生反应，生成有毒有害、具有刺激性气味的氨气，危害人体健康。同时氨气可与大气中的酸性气体反应生成气溶胶铵盐，引起大气污染。铝灰中的多种盐分如果聚集在土壤中则会引起土壤盐碱化；铝灰中微量的氟等有毒元素进入土壤、地下水，会造成环境污染。

  中国是世界上原铝和铝合金材料第一生产、消费大国，由此产生的大量铝灰会成为破坏大气、地下水和土壤环境的重要污染源。如果不重视铝灰的安全处置及综合回收利用，则将导致非常严重的环境污染。同时，铝灰中含有大量的有价资源，如果不加以利用，将造成有价资源的浪费。因此，亟需开发清洁、环保且经济可行的铝灰资源化利用技术。

  本文对铝灰原料的基本物理性质、有价组分及有害于人体健康的物质的赋存状态做多元化的分析，并且对铝灰脱氮除氯及制备铝酸钙的工艺过程开展研究，得出主要结论如下：

  1)试验探究了温度与氯、氮元素的脱除关系，在800~1 100 ℃温度范围、空气气氛下焙烧1 h，有害元素脱除率增大显著；在1 100 ~1 300 ℃温度范围内，脱除率上涨的速度逐渐平缓。在1 300 ℃下焙烧1 h，氮和氯元素脱除率分别为98.16%和99.33%，铝灰中有毒组分在高温下实现有效脱除，氮化铝氧化为无毒的氮气，氯化盐挥发进入气相。

  2)当温度大于900 ℃时，铝灰与碳酸钙高温焙烧制备铝酸钙在热力学上是可行的，且高温下最易生成七铝酸十二钙相。以铝灰为原料，探究了不同物料配比(Al2O3与CaO质量比)和焙烧温度对铝酸钙成分和物相的影响，当Al2O3与CaO的质量比为0.36~1.79、焙烧温度为1 320 ℃时，可获得以七铝酸十二钙为主要物相的低熔点铝酸钙产品。该条件下制备所得铝酸钙产品满足普通型炼钢用预熔型铝酸钙产品品质衡量准则要求。

  3)通过本工艺过程，铝灰由铝工业危险固废转变为铝酸钙产品，并实现了有害于人体健康的物质的高效脱除与转化，由此产生显著的社会效益，具有广阔的规模化工业应用前景。

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