综述：铝渣的绿色高值化利用：涂层应用与超声强化技术综述

《Minerals Engineering》：Green and high-value utilization of aluminum dross: A review on coating applications and ultrasonic enhancement

　　

Biyao Luo|Bensong Chen|Hongying Xia|Xudong Li|Wanzhang Yang|Libo Zhang

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  对铝渣的环境危害进行了系统评估。
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  研究了湿法、火法以及混合回收途径。
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  超声浸出与分散技术可提升铝的回收率及涂层质量。
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  提出了一种用于生产高价值Al₂O₃涂层的途径。

引言

作为地壳中含量最丰富的金属元素，铝因其优异的导电性、导热性及延展性，在国民经济和国防工业中占据着不可替代的战略地位（Cheng等，2025；Chen等，2024）。目前，铝主要通过原铝和再生铝两种途径生产。原铝是通过冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产的，而再生铝则是从铝废料中回收得到的（Tkacheva等，2021；Qin等，2026；Padamata等，2021；Shukla等，2022）。作为全球最大的铝生产国，中国的原铝和再生铝产量持续增长，但由此产生的危险固体废物，尤其是铝渣，也大幅增加。根据中国普华工业研究院的统计，中国每年产生的铝渣约为300万至400万吨，其中铝的含量在20%到50%之间，说明其具有较大的回收潜力（PASTOR-VALLéS等，2025）。铝渣主要产生于涉及熔融铝的工艺过程中，包括电解、熔炼、精炼、合金化以及回收等。其成分极为复杂，含有大量的金属铝和氧化铝，同时还包含氮化铝、氟化物、氯化物以及其他具有高度反应性和易溶性的有毒物质（David和Kopac，2013）。如果处理不当，铝渣在与水接触时可能会释放出氨气、甲烷等有害气体。此外，氟化物、氯化物以及重金属离子还可能通过渗滤作用污染土壤和地下水，从而对生态环境和人类健康构成严重威胁。在全球节能减排以及中国“双碳”目标的背景下，关于固体废物资源化利用的研究不断深入（Lan等，2025）。铝渣的处理与回收已成为铝产业实现可持续发展的关键环节（Li等，2023）。

由于铝渣具有环境危害性，它已被列入中国的国家危险废物名录，其标准化处理与资源化利用已成为铝产业实现绿色低碳发展的紧迫任务。针对原铝渣的处理，如焙烧灰化法和回转窑法，相关技术已较为成熟。然而，由于二次铝渣的成分更为复杂，且有害物质含量更高，它在资源化利用领域既是一个重要的研究方向，也面临着巨大的技术挑战（Mahinroosta和Allahverdi，2018）。现有的处理方法主要包括湿法冶金处理（酸/碱浸出）、火法冶金处理（焙烧和碱烧结），以及湿法冶金与火法冶金相结合的工艺。尽管这些方法能够在一定程度上降低毒性并实现铝的回收或氧化铝的提取，但它们仍存在诸多缺陷，比如工艺流程较长、能耗较高、设备易腐蚀、会产生二次污染，而且所得产品的附加值较低（Feng等，2025；Deng等，2022）。尤其当用铝渣来制备高性能涂料等高附加值材料时，由于前驱体材料的纯度较低且颗粒分散不均匀，常常会出现涂层附着力差、易脱落等问题（Zhu等，2023；Wang等，2023；DAVID，2015；Li等，2018；Li等，2012）。

因此，开发高效、环保且高附加值的铝渣利用技术具有重要意义。超声强化技术凭借其独特的空化效应、机械效应和热效应，在促进浸出反应、改善颗粒分散以及实现晶粒细化方面具有显著优势。本文在系统梳理铝渣的来源、特性、现有处理技术及当前局限性的基础上，提出了一种结合超声强化浸出与超声强化分散的集成工艺，用于铝渣的资源化利用。该策略旨在通过二次铝渣高效制备高性能的氧化铝基耐氧化涂层，为铝渣的无害化和高价值利用提供一条可行的技术路径。

章节要点

铝渣的来源

作为全球铝产业最大的生产国，中国在原铝、电解铝以及相关领域的生产规模远超其他国家（Kermeli等，2015；XIFENG，2024）。根据国际铝业协会2020年至2024年的统计数据，中国的原铝产量持续上升，从2020年的3708万吨增至2024年的4400.5万吨。再生铝的产量也呈现上升趋势，从

原铝渣的处理

原铝渣是铝资源回收与利用的重要原料，主要用于铝金属的提取（Modalavalasa和Ayyagari，2024）。在选择任何铝提取及其副产品生产方法之前，首要步骤包括将炽热的铝渣冷却，随后进行破碎、研磨和粒度减小处理（Kevorkijan，2002）。在去除表面杂质后，还需对炽热的铝渣进行机械搅拌，以使其中的

预处理

二次铝渣在回收利用前需要进行预处理，大部分固体及其他杂质都可以通过此步骤去除。其中，水洗预处理是一种常用的处理方法（Meshram和Singh，2018）。通常会将水、铝渣以及一些添加剂加入反应罐中，在加热和搅拌的条件下进行水解反应。反应完成后，大部分杂质成分都可以被水解并去除（Wu等，2025；Zhu等，2022）。对于

原铝渣的利用

原铝渣主要用于铝的提取。常见的处理方法包括搅拌焙烧法、回转窑法以及机械活化-重力分离技术。上述的回收方法已在前面阐述，此处不再赘述。

二次铝渣的利用

二次铝渣的综合性利用目前大多仍处于实验室研究、中试或工业示范阶段。目前的的主要应用方向包括：将铝渣作为高铝

结论

高效利用铝渣并实现其无害处置，是推动铝产业绿色可持续发展的关键。本文系统阐述了铝渣的来源、成分及环境危害，并总结了现有的各种处理技术路径，包括湿法处理、火法冶金处理以及两者的结合工艺。分析表明，酸浸和碱浸等湿法处理方式具有一定的

作者贡献说明

Biyao Luo：论文撰写——初稿、方法论、正式分析。Bensong Chen：论文撰写——初稿、方法论、正式分析。Hongying Xia：论文撰写——审阅与编辑、资金获取、概念构思。Xudong Li：论文撰写——初稿、方法论。Wanzhang Yang：论文撰写——审阅与编辑、资金获取、概念构思。Libo Zhang：论文撰写——审阅与编辑、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

作者感谢云南省重点研发计划项目（编号202403AA080017）以及中央引导地方科技发展资金（编号[202407AB110022]）的资助。