电炉不锈钢渣硅热法在线还原解毒的工业试验

由于电炉不锈钢的冶炼工序特点,渣中铬含量较高,存在Cr6+浸出风险。在电炉不锈钢冶炼末期,利用硅热法对渣液层进行在线还原解毒,可有效降低渣中重金属氧化物含量,渣中w(Cr2O3)从6.10%降至0.79%,还原解毒率最大可达到87.1%。解毒后电炉渣中作为Cr6+主要赋存相的钙铬石(Ca Cr O4)消失。经毒性浸出检测,其总铬浸出量降至0.08 mg/L,Cr6+浸出量降至0.01 mg/L以下,均明显低于国家堆存限值和利用限值,可实现不锈钢EAF渣的安全排放及后续资源化利用。     

不锈钢AOD渣粉尘控制及其工程性能

 不锈钢AOD渣在冷却过程中由于晶格转变体积膨胀导致粉化,易造成粉尘污染。研究表明,出渣时喷入含硼改质剂能有效抑制AOD渣从β-C2S相向γ-C2S相的晶格转变,从而使粉化扬尘率降低90.1%。对无害化处理后的不锈钢AOD渣进行资源化利用探讨,结果显示,由于钢渣具有水硬胶凝活性,可作为水泥砂浆掺合料取代部分水泥,掺量范围应在0～30%之间。同时,对AOD渣及其水泥试块进行毒性浸出检测,结果表明,其中总铬、六价铬等浸出值均低于标准限值,不存在重金属浸出的问题,可进行后续资源化利用。     

水泥基复合材料铬污染土壤的固化/稳定化修复技术研究

通过无侧限抗压强度和浸出毒性试验研究了单掺硅酸盐水泥胶凝材料、复掺FeSO4与硅酸盐水泥胶凝材料以及复掺生物炭与硅酸盐水泥胶凝材料对铬污染土壤的固化/稳定化效果及机制。结果表明,随着水泥胶凝材料掺量增加,试块强度增加,浸出液六价铬浓度逐渐降低,掺量达到60%时,强度可达到10Mpa以上;FeSO4对六价铬具有良好的还原作用,有效降低了试块浸出液六价铬浓度生物炭对六价铬具有一定的吸附作用,但在降低浸出六价铬浓度的同时也降低了试块强度。因此,建议采用复掺FeSO4与硅酸盐水泥胶凝材料方法对铬污染土壤进行固化/稳定化。     

铬渣中六价铬的浸出及还原试验研究

提出了硫酸浸出—浸出渣水合肼还原的铬渣解毒工艺,考察了相关因素对铬渣中六价铬去除率的影响,确定了铬渣解毒优化条件。试验结果表明:在80℃下用硫酸浸出铬渣,控制液固体积质量比8∶1,浸出终点pH为8.0左右,浸出时间120min,铬渣中的六价铬浸出率为76%;然后用水合肼还原浸出渣中剩余的六价铬,水合肼加入量为浸出渣质量的0.06%,最终渣中水溶性六价铬质量分数降至5mg/kg以下,达到排放要求。     

粉煤灰改质AOD渣胶凝性能的研究

随着我国不锈钢产业的加速发展,不锈钢渣堆存量逐年增加且难以利用。利用不锈钢渣制备水泥填充料是将其大量消纳的有效途径。通过掺入粉煤灰对AOD渣进行组分改质,研究了粉煤灰改质AOD渣制备水泥填充料的胶凝性能。结果表明,AOD渣掺入粉煤灰高温改质后经水淬急冷可以形成玻璃态物质,随着粉煤灰掺量增加,改质AOD渣中玻璃态物质含量增加,当粉煤灰的质量掺比达到35%时,改质AOD渣中均为玻璃体物质。胶凝材料力学性能和Cr浸出浓度分析表明,改质AOD渣掺量为20%时,复合水泥胶凝材料28天抗压强度为54.4 MPa,达到P.C 52.5水泥的标准;Cr浸出浓度随改质AOD渣掺量减少而降低,均低于0.15 mg/L。改质AOD渣可安全应用于建筑材料领域,实现废弃物资源化利用。     

不锈钢渣毒性浸出特征及无害化处置现状

 自然界堆存的不锈钢渣中,铬的存在状态复杂,且由于其中Cr3+向剧毒的Cr6+转化,故此类不锈钢渣存在严重的铬污染风险,其无害化处置必须引起足够重视。研究显示,不锈钢渣中的6价铬主要以CaCrO4形式存在,毒性较大;而通常认为,以3价或0价存在于铬尖晶石、金属态及氧化物中的铬污染风险小;不锈钢渣铬浸出量在酸性环境下略高于中性环境,而在碱性条件下,随pH值增大,铬浸出量大幅增加;通过现有几种含铬不锈钢渣无害化处置技术的优劣对比,认为若实现含铬不锈钢渣的彻底解毒,宜控制其中铬以稳定矿相存在。     

电炉渣资源利用特性及铬的浸出特性

 研究了不锈钢冶炼工艺中EAF渣的资源利用特性和渣中铬的浸出特性,结果表明: EAF渣呈碱性,渣中物相主要有Ca2SiO4、Ca3Mg(SiO4)2、MgCr2O4等,值得关注的Cr2O3质量分数为2.92%,具有较高的回收价值,但是渣中的金属元素基本上均匀分布在各粒度段中,因此其回收利用具有一定的困难。钢渣中铬的浸出测试结果表明：EAF渣中的铬在去离子水中浸出量与钢渣粒径成反比,与反应时间、液固比成正比,电磁搅拌改善了浸出的动力学条件,有利于铬的浸出,浸出液中的Cr(Ⅵ)占浸出总铬的50%以上。在酸性情况下,浸出铬的质量增加,但均以毒性较小的形态存在。     

不锈钢渣胶凝活性分析及其物理活化试验研究

开展不锈钢渣的胶凝性能和活化试验研究,既可解决不锈钢尾渣的堆存问题,也有助于解决相关建材行业的技术及成本等问题,达到节能减排的目的。介绍了胶凝材料的水化机理,利用岩相分析、XRD等技术,对不锈钢渣的化学组成、矿物组成进行了分析,确定了影响胶凝性能的因素。并通过物理活化试验,研究了粉磨时间、混磨工艺、颗粒细度对不锈钢渣胶凝活性的影响,探讨了不锈钢渣的工程性能及安定性。结果表明,不锈钢渣主要矿物组成是硅酸二钙、镁硅钙石、RO相,以及少量硅酸三钙、尖晶石固溶体和金属单质等,主要硅酸盐矿物的岩相特征与硅酸盐水泥熟料特征基本相同,保证其具有一定的胶凝性能;控制粉磨时间为2 h,混掺4%～5%粉煤灰或10%～12%高炉矿渣,可使不锈钢渣具有一定的细度,进而增加比表面积,提高胶凝活性。不锈钢渣作为水泥基材的工程性能符合相关技术标准,安定性合格。     

含铬特殊钢渣中总铬及六价铬浸出特性及影响

 含铬特殊钢渣中六价铬具有强氧化性和高毒性,研究不同条件下渣中总铬及六价铬的浸出行为及特征并进行环境风险评估,对后续无害化及资源化利用具有重要的意义。浸出试验结果表明,渣中总铬和六价铬的浸出量随粒度和浸出时间增加而提高,随液固比(即浸提剂溶液体积与待测固体试样质量的比值)增加而降低;六价铬浸出量随体系pH值升高而增加,当pH=11时六价铬浸出量达到最高值2.92 mg/L;总铬浸出量随pH值升高呈现先降低后增加的趋势,当pH=7时,总铬达到最小浸出量2.49 mg/L。经标准浸出程序测定,钢渣中铬及六价铬浸出量分别为4.71和3.36 mg/L,符合固废堆存限值(GB 5085.3—2007),堆存风险较小,但高于行业利用限值(HJ/T 301—2007),需对其进行无害化处理后再进行后续资源化利用。     

膏体充填用矿渣--钢渣基胶结剂协同固化Pb2+

利用矿渣-钢渣基胶凝材料（简称冶金渣胶凝材料）代替传统充填料中使用的水泥作为胶结剂,掺入含铅尾砂制成胶结充填料试样,通过流动度和抗压强度表征其工作性能,通过Pb2+浸出质量浓度表征其固化效果,通过X射线衍射、红外光谱、差示扫描量热法等手段分析其物相组成,并与P·I 42.5硅酸盐水泥作对比.在相同条件下,冶金渣胶凝材料试样的流动度平均高出水泥50 mm,且28 d强度符合一般矿山3.0 MPa的要求.冶金渣胶凝材料试样28 d龄期铅浸出质量浓度低于地下水环境质量标准Ⅲ类水0.05 mg·L-1的限值,而水泥为0.1 mg·L-1左右.冶金渣固化铅性能优于水泥的机理在于冶金渣胶凝材料水化生成更多钙矾石.此外,冶金渣胶凝材料水化产物可能存在类沸石相,更有利于吸附固化PbPb2+.      

不锈钢渣六元渣系模型研究

建立了不锈钢渣的CaO-MgO-FeO-SiO2-Al2O3-Cr2O3六元渣系活度模型.基于共存理论的活度模型得出了渣系中主要组分及复合氧化物在不同条件下的活度.结果表明,原渣系中的Cr2O3主要形成了不稳定的CaCr2O4,在自然环境中可以被氧化为酸溶性的CaCrO4,从而释放出强毒性的Cr6+,因此不锈钢渣具有潜在毒性.温度、碱度以及渣中MgO、FeO都对Cr2O3进入尖晶石相中从而实现稳定解毒有影响.通过调节渣系成分和处理条件能够基本实现含铬废渣的无公害化.     

不锈钢渣资源化研究现状

不锈钢渣是不锈钢生产过程中产生的有毒废渣,包括初炼渣和精炼渣,其特殊性在于其含有水溶性致癌物质Cr6+,并且在渣的堆放过程中一直持续着Cr3+向Cr6+的转化,严重污染环境。介绍了高温硅铁熔融还原法、湿法及固化法对不锈钢渣脱毒原理,分析了不锈钢渣在烧结、返回炼钢、制备微晶玻璃及烧制水泥等方面的资源化利用现状。     

不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒研究现状及发展趋势

截止到目前,钢铁工业普通固废（高炉铁渣）循环利用技术取得了重要进展,但仍存在固废顽疾亟需处理。不锈钢冶炼产生的含铬（Cr）渣长期以来缺乏有效的无害化处置方法,环境隐患巨大。国内外专家学者通过添加还原物质、高温调质及调节冷却方式等以改变渣中铬元素的赋存状态,控制Cr6+的溶出,进而实现不锈钢渣的解毒。其中,高温改性?析晶调控方法可以通过调整钢渣组分和控制温度制度促进含铬尖晶石相的形成和长大,提高铬元素在尖晶石相中的富集程度,有望成为最有效且安全的无害化处理技术,在近些年得到快速发展。本文从不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒的热力学机理和结晶动力学原理出发,针对不锈钢渣的高温调质改性、解毒方面的研究进展进行了综述。基于高温调质?选择性析晶的核心问题,重点阐述了改善解毒效果的方法和措施。另外,针对不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒存在的问题提出了今后的发展方向。      

不锈钢粉尘的物理化学特性分析

不锈钢粉尘是一种产生量大、粒度细小、杂质含量高、极具回收利用价值的二次资源。为了开发不锈钢粉尘高效利用工艺,采用化学分析、XRD、扫描电镜等方法,对EAF和AOD不锈钢除粉尘的化学成分、粒度、物相组成、Cr~(6+)浸出及微观形貌进行了研究。结果表明,不锈钢粉尘中Ni、Cr、Fe含量较高,且均以氧化物形式存在;粉尘中的主要物相有铬铁尖晶石、磁铁矿、钙镁橄榄石、石英及石灰等;粉尘中的Cr~(6+)含量极少,低于国家危险废弃物的限制要求,但高于饮用水国家标准。     

淋溶气氛对AOD不锈钢渣中铬动态淋溶的影响

AOD不锈钢渣(AOD渣)中的铬主要以三价态存在,但是在一定的条件下会被氧化从而以六价态释放至环境中造成生态破坏.以AOD渣为研究对象,采用长期动态淋溶的试验方法,研究了淋溶气氛对AOD渣中铬动态淋溶特性的影响.结果表明,淋溶气氛对浸出液氧化还原电位影响较为显著,空气气氛下氧化还原电位值在淋溶20 d之后明显高于氮气气...     

Challenges in the use of stainless steel slag

Stainless steel melting shops of Outokumpu Group are located in Finland,Sweden and England(UK). In all of the countries the European Union legislation is the same,but in practice the plants face different technical,economical and administrative challenges in developing sustainable treatments and use of by-products. Due to availability of good natural construction materials,the use of slag and other industrial by-products has been quite small in Northern Europe.Blast furnace slag has been completely utilized,while slag from stainless steel processes has earlier been regarded as waste.Steering of the metallurgical melt phase,slag cooling,treatment and metal recovery processes are the main technical challenges for increasing the sustainable use of stainless steel slag. Moreover,product properties have to fulfill standards and customer requirements.Dry or water-cooled EAF slag aggregates are typically used in road construction.Outokumpu has developed light mineral slag aggregates which are cooled in rapid water process.During this process,a specific structure and mineralogy is formed in the slag and leaching from the material decreases.In many regulatory discussions,it seems that there is not enough relevant scientific data from harmful compounds.Limit values are based only on laboratory tests and model estimations,not on the material use itself or real nature.A risk-based approach is needed when environmental acceptance is not clear.Limit values based on content are not applicable because environmental or health risks depend on the release or leaching of substances from the material.This is the case especially with metals.     

老化AOD不锈钢渣性质及其淋溶特性

氩氧脱碳炉(AOD)渣在长期堆存过程中,会经历水化、碳酸化和氧化等一系列的老化作用,这些反应均能影响AOD渣的物化性质及重金属淋溶特性,进而改变其安全资源化利用的潜力。通过控制淋溶液初始pH值和淋溶气氛,对老化10年之久的AOD渣进行了短期静态淋溶试验,并在淋溶过程中检测了浸出液的电化学特性和铬浓度,以此来研究淋溶条件对老化AOD渣中铬淋溶特性的影响规律;采用矿相分析及显微形貌分析研究了淋溶对AOD渣矿相的影响。结果表明,在淋溶过程中,老化AOD渣中的硅酸二钙的质量分数由于发生水化反应而降低;在开放且淋溶液初始pH=2的条件下得到的浸出液pH最低,但仍体现出强碱性;密封淋溶气氛下浸出液的pH比开放条件下高8%~14%;当初始淋溶液pH相同时,密闭条件下浸出液Eh比开放条件下低6~37 mV;长期老化过程中AOD渣中一部分Cr(Ⅲ)被氧化为Cr(Ⅵ),这些Cr(Ⅵ)对淋溶环境的改变较为敏感,在开放的酸性淋溶环境下具有最强的淋溶能力;老化产物对老化AOD渣中剩余的Cr(Ⅲ)产生物理封存作用,使Cr(Ⅲ)的淋溶量较少。