我国是世界上最大的铝生产国和消费国，铝产品产量和消费量均占世界总量的50%以上。在电解铝、铝加工与铝再生过程中，产生大量二次铝灰（Secondary aluminum dross, SAD）危险废物，因其中所含氮化物及氟化物等毒害组分，处置难度大，制约铝工业绿色健康发展。二次铝灰中氟化物、氮化物的高效脱除是实现二次铝灰资源化利用的关键。针对二次铝灰中氟氮毒害组分脱除不彻底的问题，本文以铝加工二次铝灰为主要研究对象，基于二次铝灰基础物性分析，提出了“外场强化脱氮-络合除氟”的技术路线，系统开展了工艺优化与机理研究，实现了氟氮毒害组分高效脱除，并明确了强化脱氮与络合除氟的过程机理。主要结论如下：（1）系统开展了3种不同系列铝合金二次铝灰的基础物性分析，并进行了对比性研究。二次铝灰中氟元素含量为1.04%~2.29%，氮元素含量为4.30%~5.48%。氟元素主要富集于二次铝灰颗粒表面，铝-硅系合金生产所得二次铝灰中氟化物以CaF2和KF的形式存在；铝-镁系合金生产所得二次铝灰中氟化物以CaF2和MgF2的形式存在；铝-镁-硅系合金生产所得二次铝灰中氟化物以NaF、CaF2、MgF2和Na3AlF6的形式存在。氮元素主要分布在二次铝灰颗粒体相中，在三种样品中均主要以氮化物AlN的形式存在。不同样品中氟元素赋存形态及含量与生产过程中所用助剂配方有关，存在较大差异。而不同铝灰中氮元素来源于高温铝液与气相中的氮气反应，故其含量及赋存形式差异较小。（2）开展了超声场强化脱氮和加压强化脱氮工艺优化及机理研究。优化条件下，两种工艺AlN脱除率分别可达96.09%和94.36%，所得水解渣均不具备氨氮反应性。进一步分析机理发现，超声场强化作用可归因为II类声化学，即通过空化效应破坏水解产物层，为AlN水解提供了更多反应位点。加压强化脱氮工艺下水解产物转变为二维薄片状AlOOH，无法在颗粒表面形成紧密壳层，为较高温度下AlN深度反应提供了传质通道。（3）开展了二次铝灰络合除氟工艺优化及机理研究。结果表明，优化条件下除氟率可达84.83%，除氟后渣相氟浸出毒性测试值为9.4 mg/L，远小于GB 5085.3—2007要求限值；除氟液经处理后氟浓度降至8.98 mg/L，达到GB 8978-1996污水排放一级标准，实现了二次铝灰无害化。反应机理研究表明，除氟过程中Al3+与F-可发生多级络合反应，随反应进行AlF63-可与液相中的K+、Na+形成氟铝酸盐造成除氟率呈现先升高后降低的趋势。