鋁灰是一次和二次鋁工業中所產生的一種廢棄物。鋁灰主要有三方面的來源，一是氧化鋁通過電化學法熔鍊金屬鋁產生的鋁灰，為30～50kg/t鋁。二是金屬鋁在鑄錠、多次重熔、配製合金、零部件澆鑄等過程產生的鋁灰，為30～40kg/t鋁。以上鋁灰稱為一次鋁灰，也稱為白灰，目前大部分企業將金屬鋁含量較高的一次鋁灰回收利用。三是在二次鋁工業中，將一次鋁灰、廢棄的鋁製品及其加工產生的廢屑等回收生產而產生的廢棄物，稱為二次鋁灰，也稱黑灰，目前回收率一般在75%～85%，為150～250kg/t鋁。一次鋁灰回收金屬鋁的工藝技術趨於成熟，並已投入工業化生產，但二次鋁灰的回收或利用仍處於研究階段。據統計，我國每年產生鋁灰在250萬t以上，存在大量的鋁灰渣堆積或填埋，未處理的鋁灰對地下水、空氣以及土地都會造成極大汙染。
鋁灰的化學成分與耐火材料的主要原料鋁礬土相近，可以考慮直接或經加工處理後成為耐火原料,為鋁灰的有效利用開闢一條新途徑，既保護環境，又降低耐火材料企業的生產成本，對企業可持續性發展具有一定幫助。
一、鋁灰加入耐火材料配料中的應用
1．作為防爆劑
採用鋁灰替代鋁粉作防爆劑，能改善不定形耐火材料襯體的透氣性。不定形耐火材料的防爆劑有活性金屬鋁粉，鋁粉與H2O反應生成Al(OH)3，並放出H2，在澆注料尚未凝固前，H2從澆注料逸出時會形成毛細排氣孔，從而提高其排氣性。這樣就可以有效防止襯體在烘烤過程中，因產生的蒸氣壓過大而引起爆裂。
2．加入高爐出鐵口炮泥中
在高爐出鐵口炮泥中添加鋁灰0.4%～40%替代鋁質和硅質原料，與工業級剛玉、碳化硅、中溫瀝青顆粒粉、蘇州土細粉及焦炭粉等材料，以焦油、改性瀝青及酚醛樹脂為結合劑，混合攪拌均勻，經過真空練泥機擠出後，即得到炮泥。添加了鋁灰的炮泥性能穩定，能滿足生產的要求，並能有效降低生產成本。
3．代替煅燒鋁礬土
有人研究在澆注料、預製件和耐火粘土製品中，加入鋁灰取代煅燒的鋁礬土，而鋁灰無需煅燒，可直接作原料，大約用量在5%。
二、利用鋁灰加工配製耐火材料
1．鋁灰的浮選法提純
採用油酸鈉為捕收劑，當pH值固定在8.6左右、捕收劑用量為1000g/t時，浮選後鋁灰w(Al2O3)含量由原來43.14%提高到86.41%,回收率68.89%，可以替代鋁礬土冶煉氧化鋁基電熔材料。
2．製取α-Al2O3
α-Al2O3是剛玉等高級耐火材料的主要原料，在剛玉耐火製品中引入α-Al2O3粉，降低燒結溫度，節約能源，提高其性能。在400～600℃的溫度下，鋁灰中的金屬鋁、氧化鋁與NaOH和NaNO3反應生成可溶於水的金屬鹽，並用水將其溶出，實現鋁與其他雜質分離之後，使用晶種分解法處理含鋁溶液，最終得到α-Al2O3。
3．利用鋁灰冶煉棕剛玉
耐火材料用的棕剛玉，一般是用特級鋁礬土冶煉而成，Al2O3含量94.5%～97%，是中、高檔耐火材料的主要原料，尤其不定形耐火材料用量較多。近年來，使用鋁灰冶煉棕剛玉的生產已卓有成效，對節能環保、降本增效有著較大的作用。
4．合成Sialon粉
Sialon陶瓷是20世紀70年代後迅速發展起來的一類高溫結構材料，Sialon材料以優越的力學性能、熱學性能和化學穩定性，被認為是最有希望的高溫陶瓷材料之一。Sialon為Si3N4-AlN-Al2O3-SiO2系固溶體，採用純化學原料製備，成本高。採用鋁灰、炭黑和粉煤灰為原料，用碳熱鋁熱複合還原氮化工藝製備Sialon粉體，更節省生產成本。
5．製備鎂鋁尖晶石
鎂鋁尖晶石是重要的耐火原料，以它為顆粒，鎂砂為細粉，製備與剛玉配製鋼包用澆注料。以鋁灰、鋁礬土和電熔鎂砂為原料，以鐵屑為沉澱劑、焦炭為還原劑，採用高溫電熔法合成所需的富鋁鎂鋁尖晶石。
6．製備TiN-Al2O3復相耐火原料
TiN-Al2O3複合材料具有優異的高溫穩定性，耐磨性及力學性能，是一種優異的耐火材料。以金紅石和鋁灰為原料，以鋁灰中的金屬鋁為還原劑，採用鋁熱還原氮化法制備出TiN-Al2O3複合粉體。
7．電熔莫來石
利用鋁灰來電熔莫來石的具體步驟是：第一步是鋁灰預處理過程，首先在1100℃下煅燒鋁灰，使金屬鋁部分轉變為Al2O3，然後將煅燒的鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進行清洗，最後進行烘乾；第二步是電熔，按鋁灰、鋁礬土與硅石的質量分數比分別在30%～80%、0～50%、10%～20%的範圍內混合均勻後，加入電弧爐中，熔鍊、倒出、冷卻、破粉碎以及分選，得到莫來石。
三、利用鋁灰製取耐火材料結合劑
1．合成聚合氯化鋁
聚合氯化鋁又稱鹼式氯化鋁，簡稱PAC，是介於AlCe3和Al(OH)3之間的水解產物，其化學通式為(Al(2OH)nCe6-n)m，其中m<10，n=1～5。聚合氯化鋁分為固體和液體兩種，固體通常為黃色或無色的樹脂狀產品，Al2O3含量40%～50%；液體呈無色，黃褐色或黑色，Al2O3含量10%以上。聚合氯化鋁可作為定型耐火製品、耐火可塑料、搗打料和澆注料結合劑，對鹼化度和密度有一定要求，一般要求鹼化度為46%～72%，密度為1.17～1.23g/cm³。
2．製取硫酸鋁
將硫酸鋁溶於水中，可作為定型和不定型耐火材料的結合劑。由於硫酸鋁溶液呈酸性，因此主要用於酸性和中性的耐火材料結合劑中。以鋁灰為原料製備硫酸鋁的工藝流程一般是：鋁灰—加入硫酸和水進行反應—過濾除去濾餅—濾液除去雜質—濃縮—冷卻結晶—硫酸鋁產品。
近年來，國內外學者對回收氧化鋁的工藝技術開展了大量的研究，為對耐火材料的持續性提供了先決條件，在今後的工作中，應該注意研究成果轉化為企業的實際生產，鋁業生產部門與耐火材料企業可以聯合成立鋁灰的回收利用公司，生產耐火材料部門所需的有關產品，這樣不僅能做到廢物有效利用，還能達到節能減排、保護環境以及降低企業生產成本的效果。
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