转炉钢渣浸出脱磷及含磷浸出液吸附除磷研究

发布时间：2020-06-23 13:43

【摘要】：十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放和共享”的发展理念,绿色发展成为“十三五”的主旋律。钢铁行业作为高能耗、高排放行业,在“十三五”期间面临的资源环境压力巨大。转炉钢渣作为冶金行业最主要的固体废弃物,每年的产出量十分巨大。截至2016年,我国粗钢年产量8亿吨以上,钢渣产量近8千万吨,但其利用率仅为25~30%。每年仍有大量钢渣堆存处理,不仅污染环境而且浪费资源。钢渣中富含的磷由于对环境和钢铁制品均有危害,是限制钢渣资源综合利用的主要因素。本文以某钢厂转炉钢渣为研究对象,从酸性水溶液浸出脱磷和含磷浸出液吸附除磷两方面进行研究,探索一种清洁环保的钢渣脱磷方法。采用柠檬酸-NaOH-HCl缓冲液作为浸出剂,系统考察了浸出时间、浸出温度、浸出液pH值、钢渣粒度以及液固比对钢渣浸出脱磷率和铁损的影响。研究发现最佳的浸出条件为:40分钟、25℃、浸出液pH值2.2、钢渣粒度75~125μm、液固比50 mL/g。最佳浸出条件下脱磷率为92%,铁损为30%。为了明确浸出机制和提高浸出速率,对浸出过程进行了动力学分析,发现钢渣浸出脱磷符合粒径不变的收缩未反应核模型。浸出过程的限制性环节为固体层扩散,表观活化能1.23kJ?mol-1。采用活性氧化铝作为吸附剂对含磷浸出液进行吸附除磷,研究了吸附时间、吸附剂投加量、吸附剂粒度、浸出液初始磷浓度、pH值对吸附除磷的影响。研究发现吸附剂投加量与初始磷浓度有关;最佳吸附除磷pH值为6.3;吸附剂粒度对磷去除率和吸附容量有较大影响,当粒径1.18mm时,磷去除率和吸附容量随着粒径的减小而减小;当粒径2 mm时,磷去除率和吸附容量随着粒径的增大而减小。当吸附剂粒径介于1.18~2 mm之间时,吸附除磷效果最佳。最佳实验条件下,吸附除磷率为88%,吸附容量为0.72 mg/g。通过等温线模型和动力学模型对吸附除磷过程进行解析,结果表明:活性氧化铝吸附除磷符合Freundlich模型与准二级动力学模型;活性氧化铝对磷酸根离子的吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF713.3
【图文】：

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图 1.1 乌石山胶磷铁矿石降磷流程[51]Fig.. 1.1 Dephosphorization from high phosphorus iron ore有研究者认为，钢渣中的钙在酸浸过程中生成的钙盐易在矿物表面形成磷的溶出的难溶性膜，而超声波能清洗该难溶性膜，保证脱磷反应的顺因此，目前有研究者尝试应用超声波酸浸脱磷工艺对钢渣进行脱磷处理了很好的脱磷效果。一些特殊的转炉钢渣，如转炉双联法、双渣法冶炼渣结构和组分复杂，采用传统的机械法、热还原法等脱磷效率不高，因成为了这类钢渣资源综合利用的优先选择。研究表明，酸浸法的脱磷率较酸浸法脱磷一般不需要磨矿，能大大减少磨矿的成本；脱磷效率高，技同时酸浸法的不足之处在于脱磷过程铁损较高，适合先进行对铁选手先后脱磷，脱磷后废液由于酸度较大难于处理。继强酸浸出脱磷之后，许多学者对钢渣中硅酸二钙与磷酸三钙固溶体(C2性水溶液中的溶解表现进行了分析研究。Teratoko 等[52]对硅酸二钙与磷酸中的溶解行为的研究结果表明，纯 C2S 在水中的溶解率接近 100%，随着

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