张 勇，郭朝晖，王 硕，肖细元（中南大学 冶金与环境学院，长沙 410083）

响应曲面法对铝灰中AlN的水解行为

张 勇，郭朝晖，王 硕，肖细元
（中南大学 冶金与环境学院，长沙 410083）

铝冶炼过程中会产生大量铝灰，铝灰中AlN对其综合利用和安全处置会产生显著影响。在系统分析AlN水解热力学基础上，以再生铝生产过程中产生的铝灰为原料，运用Design Expert软件设计二次正交旋转试验，研究铝灰中AlN的水解特征。结果表明：在303～373 K的温度范围内，铝灰中AlN的水解自发进行；液固比和水解时间对水解pH影响显著（P＜0.01）；水解温度和液固比间的交互作用影响明显（P＜0.01）。水解pH值与水解温度、液固比和水解时间的二次回归方程理论预测值与试验值相对误差仅为1%，可以用来预测和指导铝灰中AlN水解行为。

铝灰；AlN；水解；响应曲面

铝冶金过程中产生大量铝灰［1−2］。铝灰中不仅含大量 Al2O3，还含有一定量的 AlN，在水溶液反应中会释放NH3。因此，铝灰堆放、填埋或作为路基材料受到雨水淋溶后有可能造成环境污染［3−4］。DAVID等［5］研究表明，铝灰在作为优质耐火材料或路基材料前必须进行预处理，否则其中AlN会释放大量潜在的有毒或易燃气体。DASH等［6］对铝灰进行酸浸提铝的研究也发现同样的问题。LI等［7］在研究CO2对铝灰中铝重熔过程的影响中发现铝灰在反应中释放NH3，对环境体系构成威胁同时导致材料性能不稳定。因此，研究铝灰中AlN水解行为对铝灰资源综合化、无害化和可持续利用具有重要意义。

国内外对AlN水解已有研究报道。FUKUMOTO等［8］研究表明，铝灰中AlN水解过程存在两个行为：1） 当温度小于351 K，AlN水解生成Al（OH）3并释放出NH3；……