在强磁场的作用下从炼钢炉渣中分离并回收磷

为了保证炼钢炉渣成为新型磷资源的巨大潜能，根据2002年统计的数据，研究了日本国内的磷物流，包括钢铁工业。从其数量和浓度分析，已经证实炼钢炉渣中的磷几乎与进口磷盐岩中磷的数量相当。磷主要以磷酸钙或其固态溶液同硅酸钙存在，而不是在炉渣中富集的Fe1O液态相，而且其在固态渣中存在明显的偏析现象。如果将强磁场应用于破碎的炉渣中，由于每个物质的磁性能不同，可以从Fe1O母相中分离出磷酸钙溶液沉淀相。通过废物投入-产出模型显示：通过本文提供的新方法，从炼钢炉渣中回收的磷具有较大环境和经济效益。     

含磷钢渣碳热还原脱磷及资源化利用的研究现状

摘要：针对脱磷转炉渣中磷资源高效回收及其资源化利用过程中存在的问题,系统总结了含磷钢渣除磷方式及其应用优缺点,并着重总结了不同条件（炉渣温度、炉渣碱度、钢渣中FeO质量分数、碳当量、底吹气体流量、冶炼时间等）对碳热还原气化脱磷的影响规律。同时,以应用前景较好的碳热还原气化脱磷方法为基础,提出了脱磷转炉渣在碳热还原气化脱磷过程磷的流向规律,展望了渣中磷资源回收制备磷铁及其循环利用模式。这为实现渣中磷资源高效回收及处理后残渣资源化利用提供重要研究基础和方向。     

高温碳热还原进行转炉渣资源化的研究

本文简要介绍了转炉渣资源化的研究进展并在感应炉中分别于1650℃和1800℃对转炉渣进行了碳热还原的实验研究.1800℃时转炉渣经碳热还原,渣中的磷有62.7％进入铁碳合金,32.8％气化,4.5％留在还原后的残渣中,可以除去95:5％的磷.转炉渣中的Fe、Mn可以全部还原成金属并被碳饱和;1800℃时转炉渣中的自由CaO可以与碳反应生成CaC2,还原后的转炉渣中主要物相是Ca2SiO4、Ca3SiO5和少量CaC2.     

通过磁分离从铁水脱磷炉渣中回收磷后残余炉渣的再循环作用

在先前的研究中，作者发现磷在铁水预处理炉渣中存在明显的偏析现象，其以Ca3P2O8-Ca2SiO4固溶体形式存在于CaO—SiO2-MnO—Mgo基体中。由于每个相的磁性完全不同，在超导强磁场的作用下，有可能将每个相分离出来。通过对粉碎的炉渣实施强磁场作用，可从炉渣中回收大约60％以上的含磷相，磁场强度为0．5～2．5T。如果从炉渣中去除大多数磷，剩余炉渣将为含有少量P2O5，的FeO—CaO—SiO2-MnO—Mgo，因此可能将其再次循环到炼铁和炼钢工艺中，例如烧结，铁水脱硅和铁水脱磷工序。本文根据物料平衡计算模拟了残余炉渣再循环时对脱磷工艺的影响。通过数学模型对磷的回收和残余炉渣作为脱磷剂的分析，结果证实产生的总炉渣量以及投入的CaO量明显减少。采用废物投入一产出模型，分析从脱磷炉渣中回收磷以及将残余炉渣再次返回到铁水脱磷工艺具有巨大的环境和经济效益。     

从转炉渣中去除磷的研究进展

介绍了转炉渣的组成及从转炉渣中去除磷的研究现状。从转炉渣中除磷常用工艺有磁选法、密度法、浸出法及还原法。通过对比,还原法除磷效果相对较好,工艺较简单,脱磷率可达84%。以不同还原剂在炼钢温度下气化脱磷,气化脱磷率为36%～84%。     

钢渣在含磷废水处理中的应用

为了降低水体的富营养化，以钢渣作为除磷材料，采用批试验和柱试验的方法，研究了钢渣对模拟含磷废水和实际生活污水中磷的去除能力。结果表明，钢渣可以有效地去除废水中的磷。     

转炉钢渣资源利用的新方法

我国转炉钢渣的利用率较低,其主要限制因素是渣中磷含量较高。提出引入渣还原炉,用含碳饱和的铁水还原渣中的氧化物,使转炉渣中的磷进入铁水中,同时回收了渣中的铁和锰。脱磷后的钢渣返回转炉循环使用。热力学分析和研究结果证明此方法是可行的。     

转炉热态熔渣脱磷及循环利用生产实践

为去除转炉渣中的磷,实现转炉渣在转炉内的循环利用,从而达到降低冶炼成本的目的,针对顶底复吹转炉炼钢生产,结合气化脱磷热力学理论分析,研究了不同因素对脱磷率的影响。结果表明,在炼钢温度下用碳质脱磷剂还原炉渣中P2O5是可行的,选择碳质还原剂更合理。转炉熔渣脱磷率与熔渣温度、还原剂加入量、渣中FeO质量分数存在明显关系,3个参数的取值分别为1 660～1 670 ℃、150～200 kg和20%时,熔渣的脱磷率可以达到30%以上。生产实践表明,转炉熔渣的炉内循环利用可以降低石灰消耗3.29 kg/t、钢铁料消耗2.94 kg/t、炼钢成本5.48元/t。     

含磷炉渣处理技术的回顾与展望

 系统分析了含磷炉渣处理技术的研究现状及其特点,通过分析可知,目前含磷炉渣的回收技术存在简单的初级利用、能耗过高、不适宜批量处理或工业化生产的问题。因此,提高磷元素回收效率、优化剩余残渣利用方式已成为含磷炉渣资源化利用的趋势。以回收含磷炉渣中的磷资源为主要目的,提出了转底炉低温固-固碳热还原气化脱磷制备磷酸及残渣用作转炉辅料的工艺技术路线。通过热力学及动力学分析,表明该技术路线是一种高效、低耗、环保、资源化利用含磷炉渣的新途径,对促进钢铁企业节能减排和可持续发展具有重要意义。     

转炉熔渣气化脱磷时磷迁移规律研究

气化脱磷能够有效地去除熔渣中部分P2O5,扩大其磷容量.在实验室进行了焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验,热力学计算研究结果表明,在1540℃下焦炭会优先还原P2 O5,还原产物为可能的P2,而P2 O5的实际还原率与理论计算值基本一致.通过SEM-EDS对还原前后炉渣形貌进行分析,转炉终渣主要由C2 S相、RO相、钙铁橄...     

转炉熔渣低温气化脱磷行为

 在低温下脱磷转炉熔渣中的磷质量分数过高往往是限制转炉渣循环利用的重要因素,因此如何有效降低转炉熔渣中磷质量分数成为众多钢铁企业迫切需要解决的重点问题之一。基于此,从理论分析和工业试验角度,并结合XRD、SEM-EDS和拉曼光谱等试验手段进一步分析研究了理论热力学条件、转炉渣熔点、矿相结构和炉渣结构对低温气化脱磷的影响。通过理论分析表明,较高温度、较低的FeO含量和碱度有利于低温气化脱磷反应。工业试验结果表明,当终点温度为1 350～1 360 ℃、转炉渣FeO质量分数为25%～35%、碱度控制为1.2～2.5时,气化脱磷率可以达到30%以上。当炉渣碱度小于1.25、FeO质量分数小于35%时,适当地提高炉渣碱度和FeO含量能促进炉渣熔点降低,进而有利于低温气化脱磷反应的发生。XRD和SEM-EDS分析结果表明,转炉渣主要由富磷相、基体相和RO相组成,其中Si、P、Ca质量分数高的Ca₂SiO₄-Ca₃(PO₄)₂富磷相的存在不利于低温气化脱磷反应发生,Fe、Mn等金属氧化物质量分数高的RO相和基体相的存在有利于低温气化脱磷。通过转炉渣拉曼光谱分析表明,当转炉渣硅氧四面体结构Qn(n=1,2,3)相对含量较低时,渣中聚合度降低,且Ca₃Si₂O₇相含量较少,炉渣流动性较好,此种渣结构有利于低温气化脱磷。通过本研究可以为钢铁企业实现脱磷转炉渣的二次利用提供借鉴。     

炉渣吹风粒化处理及热能回收技术的发展

钢铁和有色冶金工业生产过程中的炉渣含大量热能,但因回收存在一些困难而未能对此热能加以利用。据报道,日本每年钢铁和有色冶金工业炉所产生的炉渣约3500万吨。若能将其热能回收利用,则至少可以回收相当于250000瓩的电能。三菱重工经过多年研究开发出了两种不同的从炉渣中回收热能的系统。一是与日本钢管厂(N·K·K)合作建成的转炉渣吹风粒化处理及热能回收利用工厂,二是与太平洋金属公司合作建成的铁镍炉渣吹风粒化及热能回收利用工厂(该部分文中略)。目前这两个厂的生产情况良好,在节能以及炉渣处理方法的革新方面做出了贡献。采用该项技术处理过的炉渣已成为一种新的工业资源。本文叙述了该两个厂的工艺特点及其在生产实践中研究的一些结果。     

用高炉渣处理含磷废水的试验研究

研究了使用高炉渣处理模拟含磷废水的效果及其影响的主要因素,包括高炉渣加入量、处理时间、溶液pH值和处理温度。结果表明,使用高炉渣完全可将废水中的磷含量降至国家排放标准以内。     

转炉渣中氧化磷对铁水脱磷影响的研究

以转炉渣为基础渣,在实验室测定了CaF2、P2O5质量分数变化对转炉渣熔点的影响。依据测定结果,利用转炉渣配制适合铁水脱磷要求的脱磷剂进行了铁水预脱磷实验,结合相关的转炉脱磷研究结果,分析了脱磷剂中P2O5对脱磷的影响,提出了对最终外排炉渣中的质量分数要求。在1350 ℃温度条件下,w（P2O5）＝166％转炉渣为基础的脱磷剂,对预脱硅处理后的铁水,脱磷剂加入10％时可取得约77％的脱磷率。脱磷剂中w（P2O5）＜75％时可取得60％以上的脱磷率。     

从多相脱磷炉渣中研究磷富集相的磁分离

作者发现在实际铁水预处理废渣（脱磷炉渣）中，磷具有极强的偏析性，通常以3CaO·P2O5-2CaO·SiO2固溶体形式存在于FeO—CaO—SiO2基体中。由于它们的磁性能明显不同，因此有可能借助于超导强磁场的作用将它们分离。为了研究磁场强度、炉渣颗粒尺寸等的影响，采用模拟脱磷炉渣（18．1FetO-49．5CaO-20．3SiO2-6．6P2O5-2．5MnO-5．5MgO％）完成了有关磁分离的试验，超导磁场强度为0．5～2．5T。在强磁场作用下，回收的炉渣质量变得更好，因为其中仅有少量的FetO基体相，当其质量变差时，回收的炉渣数量也随之下降。然而，通过重复此操作过程可提高回收的炉渣数量。在现有试验中，当磁场强度为0．5T时，能够回收大约65％的磷富集相，FetO基体相不足10％，炉渣颗粒尺寸小于35um，水／炉渣比为32，采用单一工序操作。回收炉渣中的P2O5含量接近于初始渣中的磷富集相，经过磁分离后炉渣中的FeO含量明显减少。     

含转炉渣的预熔脱磷剂进行铁水脱磷实验

在实验室条件下,用部分转炉渣代替预熔脱磷剂中纯化学试剂原料进行铁水预处理脱磷实验研究,研究发现,含有转炉渣的预熔脱磷剂能实现较好的脱磷效果;在1350℃,加入量为10％的条件下,含转炉渣45.73％的预熔脱磷剂能将铁水中的磷由0.21％降低到0.011％,脱磷率可达到94.76％。     

硅还原转炉熔渣气化脱磷实验研究

在1773～1973 K温度范围内,满足溅渣护炉的炉渣条件下,在真空碳管电阻炉中对转炉渣进行了硅热还原实验研究.结果表明,在影响还原脱磷的因素中温度的影响最大,FeO含量次之,再次是氮气流量,炉渣碱度影响最小.研究确定了适宜溅渣护炉气化脱磷的最佳条件,还原炉渣气化脱磷率最高可以达到81.23%.     

城市垃圾焚烧炉渣处理含磷废水的实验研究

城市垃圾焚烧炉渣对磷有较好的去除效果,在初始磷酸盐浓度低于200mg/L时,对磷的去除率几近100％,在初始浓度为1000mg/L时,去除率达67％。对除磷后的炉渣进行磷的形态分析表明,溶液中磷酸盐首先被炉渣快速吸附．之后与炉渣中的Ca、Al、Fe等金属发生化学反应,转化成稳定的Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P和Ca10-P等沉淀态磷。     

利用炼钢渣来增殖海藻的初探

在钢铁生产过程中产生大量的废渣、排放大量的CO2;大气中CO2气体的增多造成温室效应,使得全球气温升高。转炉渣中含有对藻类植物生长有益的营养元素,如果可以利用转炉渣作为营养源来增殖藻类固定CO2,既利用了钢渣,又能够减少大气中的CO2。研究用1号炉渣和2号转炉渣对于扁胞藻进行了一级培养和对螺旋藻进行了一级、二级培养。结果表明,加入转炉渣可以增殖扁胞藻和螺旋藻;在螺旋藻的一级培养中,1号转炉渣的最佳加入量为0.4 g/L,2号转炉渣为0.06 g/L;同时要考虑到加入转炉渣后透光度对海藻生长的影响。     

转炉渣用于铁水预脱磷的工艺实验

 研究了转炉渣剂的组成及相关工艺因素对铁水脱磷率的影响。结果表明：为降低转炉渣的熔化温度以适应铁水预处理温度的要求，转炉渣的CaF2添加量应控制在15%~20%；采用80%的转炉渣和20%的CaF2配制的转炉渣剂对铁水进行脱磷处理时，脱磷率可达到78%左右；另外，转炉渣剂中的P2O5能显著降低铁水脱磷率。