氮固定与脱毒同步策略：利用二次铝灰规模化合成复合陶瓷的可持续路径

本文提出了一种高温氮气氛围下同步实现二次铝灰（SAD）氮固定与脱毒的创新策略，通过将氮以稳定形态（如AlN多型体和MgAlON固溶体）固化，并气化分离氟化物和氯化物，实现了97.4%的氮固定效率与97.1%的可溶性氯去除率。该方法避免了湿法冶金的多步后处理问题，能耗降低34.6%，为铝工业固废的高值化利用提供了可持续、可规模化的解决方案。

　　

Highlight

高温处理促进了氯化物和氟化物的分离，有效实现了二次铝灰（SAD）的脱毒。氮气（N₂）氛围促进了Al₂O₃、AlN、Al、MgAl₂O₄和SiO₂的固溶反应，改变了氮的存在形式，并使活性铝组分稳定化。在最优条件下，氮固定效率达97.4%，可溶性氯去除率为97.1%，可溶性氟被完全消除。焙烧过程中，高活性AlN和Al转化为两种稳定的固溶体：AlN多型体（AlN polytypoids）和镁铝氧氮化物（MgAlON）。

Conclusion

高温处理促进了氯化物和氟化物的分离，有效实现了SAD的脱毒。N₂氛围促进了Al₂O₃、AlN、Al、MgAl₂O₄和SiO₂的固溶反应，改变了氮的存在形式，实现了活性铝组分的稳定化。在最优条件下，氮固定效率达到97.4%，可溶性氯去除率为97.1%，可溶性氟被完全消除。焙烧过程中，高活性AlN和Al转化为两种稳定的固溶体：AlN多型体和MgAlON。氮固定和脱毒后的产物被用于合成复合陶瓷，最优弯曲强度和硬度分别达到149 MPa和1957.3 HV_0.5。最后，能耗分析表明，该方法相较于湿法冶金总能耗降低34.6%，是一种可规模化、可持续且流程简化的策略，为SAD的高值化利用提供了新途径。