LF廢渣硫賦存相及亞臨界水浸出去硫研究.pdf

1、隨著LF精煉設(shè)備越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，精煉廢渣的堆棄量越來(lái)越大，由此帶來(lái)的堆放占地和環(huán)境污染問(wèn)題也越發(fā)凸顯，因此采取有效的方式對(duì)其再利用顯得非常迫切。LF精煉廢渣中存在大量的與部分冶金原料成分相近的CaO、SiO2、A12O3和MgO等物質(zhì)，因此將LF精煉廢渣在冶金工業(yè)中進(jìn)行資源化循環(huán)利用，是廢渣循環(huán)利用最便捷經(jīng)濟(jì)的途徑之一，目前已引起人們的關(guān)注。
　　 目前LF精煉廢渣冶金循環(huán)利用的普遍方式是將廢渣進(jìn)行破碎或造球后直接返回冶金生產(chǎn)

2、，由于不改變?cè)幕瘜W(xué)組成，在循環(huán)過(guò)程中不可避免的存在渣中有害物質(zhì)硫的循環(huán)富集的問(wèn)題，易引起鋼液質(zhì)量的惡化。如何采取有效的再生方式去除廢渣中的硫，是從本質(zhì)上解決LF精煉廢渣冶金資源化利用的關(guān)鍵和發(fā)展方向。
　　 研究LF精煉廢渣冷卻固化過(guò)程渣相組成及析出機(jī)理，廢渣中含硫物相的組成、分布及特性，廢渣再生處理去硫過(guò)程的物化機(jī)理以及再生過(guò)程廢渣冶金特性的變化，可為L(zhǎng)F精煉廢渣再生循環(huán)利用提供物質(zhì)特性基礎(chǔ)，使廢渣的再生去硫方式針對(duì)性的進(jìn)行

3、選取，提供廢渣再生利用的有利條件并保證再生處理后廢渣的冶金再利用效果，促進(jìn)LF精煉廢渣再生冶金循環(huán)利用技術(shù)的發(fā)展，提高精煉廢渣的再生利用率，對(duì)解決大量堆存的LF精煉廢渣帶來(lái)的處理成本及環(huán)境污染問(wèn)題有很好的理論和實(shí)際意義。
　　 本文首先通過(guò)微觀檢測(cè)和熱力學(xué)分析手段對(duì)典型LF精煉廢渣基本化學(xué)性質(zhì)及渣相組成和析出機(jī)理進(jìn)行了研究。LF精煉廢渣的高堿度、低氧化性、高硫容量、適合的渣指數(shù)以及良好的熔化特性使得精煉廢渣具有良好的在冶金工業(yè)中

4、再循環(huán)利用的價(jià)值，但廢渣硫含量遠(yuǎn)高于冶煉原材料對(duì)含硫量的要求。各物相析出順序及分布與其熔點(diǎn)有關(guān)，硅酸鈣類高熔點(diǎn)物相在凝固初期以塊狀物析出。鋁酸鈣類形成低熔點(diǎn)的基體相。LF精煉廢渣中還存在大量的自由CaO。低堿度、高Al2O3含量和緩冷渣渣相種類更多、尺寸更大。利用相圖及其簡(jiǎn)單三角形對(duì)應(yīng)二元和三元堿度關(guān)系，可對(duì)LF精煉廢渣渣相析出進(jìn)行熱力學(xué)分析，確定渣組成和溫度對(duì)物相析出的影響以及預(yù)測(cè)析出物相的種類和數(shù)量及分布。
　　 LF精煉廢

5、渣中的硫以彌散狀賦存于低熔點(diǎn)物相交界區(qū)域，廢渣中的硫賦存相并不按照化學(xué)計(jì)量以單一組成的物相形式存在，Ca12Al14O32S是廢渣中最主要的硫賦存形式，可在一個(gè)較大的硫含量濃度范圍和冷卻條件下析出。而廢渣的堿度和成分變化時(shí)會(huì)有CaS和其它復(fù)雜硫賦存相存在。Ca12Al14O32S是由CaS中硫離子置換12CaO·7A12O3中的自由氧離子形成的。熱力學(xué)計(jì)算表明，渣中a(CaS)僅為10-4的數(shù)量級(jí)，Ca12Al14O32S就可析出成為精

6、煉廢渣主要的硫賦存相而穩(wěn)定存在。
　　 LF精煉廢渣的亞臨界水浸出再生去硫可在物性優(yōu)良的浸出劑和有利的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)環(huán)境下進(jìn)行，反應(yīng)經(jīng)過(guò)15 min已接近熱力學(xué)平衡，去硫效果好，成本低。在373 K～473 K溫度范圍，化學(xué)反應(yīng)為過(guò)程控制環(huán)節(jié)，溫度>473 K時(shí)，傳質(zhì)過(guò)程的影響逐漸凸顯，反應(yīng)進(jìn)入動(dòng)力學(xué)控制范疇。LF精煉廢渣的亞臨界水浸出再生去硫過(guò)程沒(méi)有氧化還原反應(yīng)發(fā)生，廢渣中的S2-的價(jià)態(tài)并沒(méi)有發(fā)生變化，仍然是以 S2-形式進(jìn)入浸出

7、液中的。在處理?xiàng)l件下，浸出溫度為廢渣亞臨界水浸出再生去硫的主要熱力學(xué)影響因素。廢渣亞臨界水浸出符合未反應(yīng)核動(dòng)力學(xué)模型，反應(yīng)的表觀活化能值很低，過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)為水在渣粒中的內(nèi)擴(kuò)散環(huán)節(jié)。
　　 最后，通過(guò)對(duì)以LF再生渣為基料制備的精煉劑的冶金性能實(shí)驗(yàn)室熱態(tài)模擬和理論計(jì)算以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，再生渣具有相當(dāng)好的熔化特性，以再生渣為基料配制的精煉劑具有較高的光學(xué)堿度和硫容量，可達(dá)到很高的LS，脫硫速度快，反應(yīng)前10 min的脫硫率已比較接