【摘要】：對(duì)國(guó)內(nèi)某鋼廠不銹鋼尾渣進(jìn)行了物性分析,研究發(fā)現(xiàn)不銹鋼渣主要由硅酸二鈣、鎂硅鈣石和基質(zhì)相組成,同時(shí)含有少量的方鎂石、鎂鉻尖晶石、鋁酸鈣等相。鋼渣中鉻含量以Cr2O3計(jì)為3.9%,鉻主要存在于鎂鉻尖晶石相、金屬相、方鎂石相和部分硅酸鹽相中,TCLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示不銹鋼渣中鉻的浸出濃度高于環(huán)保上限,存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。采用了粉樣焙燒-水浸法提取不銹鋼渣中鉻元素,研究發(fā)現(xiàn)相同焙燒溫度、鈉鉻摩爾比和焙燒時(shí)間條件下,NaOH焙燒所得鉻提取率顯著大于Na2CO3焙燒。采用NaOH粉樣焙燒,當(dāng)焙燒溫度為800℃,堿渣比0.6,焙燒時(shí)間為30min時(shí),鉻提取率可達(dá)76.5%,對(duì)粉樣采用造塊處理,鉻提取率進(jìn)一步提高至85.7%。采用NaOH塊樣焙燒-水浸法提取不銹鋼渣中鉻元素,工藝優(yōu)化條件為焙燒溫度800℃,堿渣質(zhì)量比0.6,焙燒時(shí)間120min,此時(shí)鉻提取率為96.0%。采用NaOH塊樣焙燒-水浸法提取不銹鋼渣中鉻,500-700℃下,塊樣焙燒產(chǎn)物中含鉻相主要為Na3CrO4;800℃下,焙燒產(chǎn)物中含鉻相主要為CaCrO3。不銹鋼渣經(jīng)優(yōu)化工藝提鉻后,渣中殘留鉻主要以Fe-Cr-O相存在,TCLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示提鉻后的殘?jiān)鼘?duì)環(huán)境沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn);水浸渣中硅含量下降,但有效硅含量增大,NaOH焙燒具有活化渣中硅元素作用,水浸過(guò)程是硅元素流失的主要環(huán)節(jié)。釩渣中的主要物相為(Mn,Fe)(V,Cr)2O4,(Fe,Mn)2SiO4和Fe2.5Ti0.5O4,三者相互包裹組成釩渣顆粒,同時(shí)含有少量的Fe3O4,Ca2SiO4和CaAl2Si2O8。V和Cr元素均勻分布于尖晶石相(Mn,Fe)(V,Cr)2O4中。采用NaOH塊樣焙燒-水浸法提取釩渣中釩和鉻,實(shí)現(xiàn)了釩和鉻的同時(shí)高效提取,當(dāng)焙燒溫度為700℃,堿渣比為0.5時(shí),焙燒15min釩提取率達(dá)到99.2%;焙燒120min鉻提取率達(dá)到97.5%。塊樣在600℃下焙燒5min,產(chǎn)物中含釩物相包括(Cr0.15V0.85)2O3和NaVO2,鉻主要分布于三價(jià)氧化物固溶體和含鉻鈉鹽中;在700℃下焙燒2h后,部分NaVO2進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Na3VO4,鉻主要以Na3CrO4形式存在。塊樣焙燒過(guò)程是典型的氣-液-固三相反應(yīng),造塊處理為反應(yīng)塑造了介觀尺度的多孔結(jié)構(gòu),不但縮小了固液兩相之間的距離,而且有效改善了氣液兩相的傳質(zhì)條件,從而強(qiáng)化釩鉻的提取。三相焙燒反應(yīng)中液相NaOH的傳質(zhì)包括顆粒間滲流和顆粒內(nèi)擴(kuò)散兩種途徑。本文建立了非液相滲流傳質(zhì)控速條件下的氣-液-固三相未反應(yīng)核模型,通過(guò)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)擬合和實(shí)驗(yàn)過(guò)程樣分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)焙燒溫度為400-600℃時(shí),三相焙燒反應(yīng)速率受液相NaOH在顆粒間滲流傳質(zhì)控制;當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到600℃時(shí),三相焙燒反應(yīng)速率受液相NaOH在固相反應(yīng)層中擴(kuò)散傳質(zhì)控制。三相焙燒法提取釩渣中釩鉻時(shí),反應(yīng)過(guò)程中釩優(yōu)先于鉻氧化,從而造成相同條件下,釩鉻提取率的差異化。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF841.3;TF791

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614211