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。     

冶金固废资源化利用技术现状及发展建议

分析了我国冶金固体废物的资源化处理的情况,针对不同的冶金固体废物的回收利用技术进行了分析,阐述了冶金固废的资源化处理的发展趋势,希望能够对国内的冶金固废资源化处理提供一些帮助和启示。     

涟钢90t顶底复吹转炉成渣路线

通过对涟钢90t顶底复吹转炉炉渣试验数据进行分析,结果表明：为了获得最佳的炉渣脱磷效果,炉渣碱度应控制在4.6左右,炉渣中w((FeO))控制在16%左右,炉温则控制在1680℃左右;通过对炉渣实际组成在CaO（MgO）-SiO2-FeO（MnO）伪三元相图中的变化途径与常见的转炉渣成渣路线进行比较发现,涟钢顶底复吹转炉冶炼造渣操作遵循的是ABC途径,即低氧化铁成渣路线,该路线主要适用于含磷、硫较低的生铁炼钢,通过分析讨论该成渣路线的利弊,提出一些优化该厂造渣工艺的建议。     

垃圾渗沥液浓缩液与污泥循环资源化工程实例

膜浓缩液成分复杂,各物质浓度高,易造成二次污染,已成为膜处理技术在渗沥液处理方面的发展瓶颈。针对当前处置技术减量效果低、资源化程度差、缺乏工程推广应用价值的情况,设计了一套垃圾渗沥液浓缩液与污泥循环资源化的工艺,并进行了工程实践与探索。该工艺充分回收利用浓缩液中的有效成分,协同处置生化污泥与炉渣,各进出指标满足相关限值,目前已完成10 t/d的中型工程试验,为固废综合处置基地的渗沥液污泥等资源化处置提供有效技术借鉴。     

一般工业固体废物无氧裂解工艺技术分析

介绍了我国一般工业固废主要采用的处理处置方式以及这些技术存在的不足。分析了一般工业固废无氧裂解综合利用技术的工艺路线及技术特点。实践证明,该技术具有环保、烟气量小、可资源化利用等优势。     

炼铅炉渣资源化利用研究及其应用进展

资源化利用是解决炼铅炉渣露天堆置占用土地资源和破坏生态环境等问题的有效手段。首先介绍了炼铅炉渣的来源及其物理化学性质,然后从有价元素的二次回收利用、制备建筑材料及制备矿山充填胶凝材料替代品等方面入手,总结了国内外炼铅炉渣资源化利用的研究现状及应用进展,分析了资源化利用较为困难的原因和存在的不足。研究表明,炼铅炉渣比其他类型炉渣的资源化利用途径少,且国内外对其资源化利用后二次污染的研究不够深入,因此,改进冶炼工艺、提高有价元素的回收率,拓宽其利用途径并形成成熟技术是炼铅炉渣大规模资源化利用的前提条件,与此同时必须进行炉渣中有害元素的固化研究,做到有害元素可防可控,从而为炼铅炉渣资源化利用和安全环保处置奠定基础。     

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。     

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。     

熔融改质含磷钢渣碳热还原回收有价元素试验

 针对含磷转炉渣中磷、铁及锰等有价资源回收及有价元素回收后钢渣资源化利用的问题,通过理论计算、电阻炉试验、感应炉试验等研究手段,系统分析了熔融改质后的含磷钢渣碳热还原回收有价元素的热力学条件和影响规律。研究结果表明,还原温度为1 723 K、碱度为1.0~2.0时,低碱度有利于渣中铁、磷资源的回收;当炉渣碱度为1.0时,Fe₂O₃、P₂O₅、MnO还原率分别可达到99.50%、84.47%和3.26%,渣中铁元素和磷元素收得率分别为99.50%和68.69%;当碱度为1.5时,渣中Fe₂O₃、P₂O₅还原率分别为90.45%和63.73%,与碱度为1.0时相比还原率降低;当碱度为2.0时,渣铁未实现完全分离,渣中Fe₂O₃还原率为71.43%。在感应炉内对熔融改质工业渣碳热还原试验中,在碱度为1.0时,温度为1 723 K条件下,渣中铁元素收得率可以达到99%以上,磷收得率为47.18%;通过热力学分析可以发现,FeO、P₂O₅与MnO相比更容易被碳还原,在试验过程发现,FeO及P₂O₅先还原,反应20 min后渣中MnO开始被还原,整个还原过程中渣中MnO含量略有降低;碳热还原后渣中FeO质量分数仅为0.07%,渣中P₂O₅质量分数为0.93%,MnO质量分数为2.83%;利用FactSage对比改质渣还原前后物相组成可知,还原后渣中含铁物相(Ca₃Fe₂Si₃O₁₂)物相能得到有效控制,磷酸钙质量分数明显减少,渣中橄榄石相大幅度增加,提高了钢渣的应用范围,这为含磷钢渣有价元素回收及资源化利用提供了研究基础。     

高炉渣处理、回收利用技术的现状与进展

介绍了目前国内外高炉渣处理、回收利用的现状,对比分析了高炉渣各种处理工艺的优点和不足,指出目前的高炉渣处理存在新水消耗大、炉渣物理热无法回收和二氧化硫、硫化氢等污染物排放的问题,提出了解决高炉渣处理和回收利用过程中渣粒化及热量回收问题的新方法,并展望了高炉渣综合利用的发展趋势.     

转炉含磷钢渣循环利用技术的研究现状及展望

 为了实现转炉含磷钢渣高效循环利用,系统分析了转炉含磷钢渣的生产状况、组成成分、磷元素的来源和迁移富集机理、矿相结构以及脱磷技术的研究现状。并以此为基础,通过对转炉含磷钢渣循环利用技术的探讨总结,表明目前的钢渣循环利用技术存在着磷资源利用效率低和钢渣能量损耗大的缺点。因此,依据钢渣磷质量分数高低决定其利用方式并在循环利用环节尽可能降低钢渣能量损失是一种必然的趋势。基于前人的研究基础,进一步对实现低磷渣和高磷渣的高效循环利用进行了展望,从而为钢铁企业提高转炉含磷钢渣循环利用率和降低原料生产成本提供理论依据和技术参考。     

钛铁矿高效利用新技术研究和开发

 通过研究钛铁矿的还原热力学可知,钛铁矿的还原难度大于普通铁矿。动力学研究表明,通过粉体细化,可以加速钛铁矿的还原速度;用碳还原钛铁矿的最佳温度应选择在900～1100℃。金属铁的渗碳有利于铁的晶粒长大,铁中的渗碳量越高,越有利于金属铁的聚集;外场对铁晶粒长大有明显作用,为金属铁与钛渣的充分分离提供了最佳条件。通过晶粒长大技术将还原后的细微铁晶粒长大到一定粒度,通过简单破碎和磁选,即可得到钛渣和铁产品。开发的钛铁矿高效利用新技术具有反应温度低、无需高温熔分等特点,从而实现高效率、低能耗及低成本生产钛渣和铁产品。     

铜渣低温还原与晶粒长大新技术

针对铜渣的特性,开发了铜渣低温还原与晶粒长大新技术。该技术降低了反应温度,无需高温熔分,是一种资源与能源高效利用的新方法,具有能耗低、冶炼方法灵活、环境友好、固定投资少、生产成本低等特点。     

铷矿熔融水淬渣的碱浸动力学

随着近年来铷及其化合物在新兴领域的开发应用,铷的市场规模迅速扩大.目前人们对铷矿的处理多采用酸法、碱法以及酸碱联合法,但是以上方法多存在酸碱耗过大,浸出效率和资源利用率低等问题.针对现有工艺存在的弊端,提出熔融水淬-碱浸综合处理复杂铷矿的新工艺.通过熔融水淬,铷矿中稳定的硅氧四面体结构被破坏,水淬渣以高活性的状态存在....     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

钢渣粒化技术的研究与应用

钢渣是炼钢过程中产生的副产物,加快提高钢渣的综合利用率有利于节能降耗和减排治污.简要介绍了粒化法钢渣处理工艺,指出了钢渣粒化技术的独特优点和先进性.为了提高粒化效率,对倾翻系统进行了优化改进.对粒化处理后成品渣的资源化应用进行了分析,认为钢渣粒化技术是一项具有广阔发展前景的渣处理技术.     

炼铁系统节能减排技术的现状和发展

随着科技手段的进步,现代的高炉炼铁技术已经得到充分的发展。然而从资源、能源及环境的角度看,高炉炼铁系统仍然面临着严峻的压力,烧结、焦化、高炉的能耗及污染不容乐观。从不同方面分别介绍了国内外炼铁系统的节能减排的重要方法,围绕含铁原料、燃料、高炉系统分别介绍了烟气脱硫、干熄焦技术、TRT发电技术、全氧高炉- 煤气自循环技术及炉渣的综合利用等几种典型工艺,以及其对炼铁系统节能减排的主要作用,并通过研究提出了中国高炉节能减排的发展方向。     

用风口耗氧量来评估某些高炉操作制度

从低碳炼铁的角度研究高炉采取的各种操作制度的合理性非常必要。用Rist模型和风口耗氧量来评估增加渣量、提高炉腹煤气量、高富氧高湿度、低硅冶炼等操作制度。研究了增加渣量不仅要增加炉渣的熔化热,而且由于风口耗氧量的增加,将提高直接还原度,提高燃料比。高富氧高湿度冶炼,由于水分解需要消耗碳素,同时附加了热量消耗,使风口耗氧量增加;唯有改善炉身效率,增加间接还原,充分利用炉内煤气热能和化学能,才能补偿风口耗氧量引起的负面影响。目前中国高炉的炉身效率普遍偏低,而低硅冶炼应在提高煤气利用率与低燃料比的基础上进行才能发挥效果。由此提出在种种操作制度下需要关注的方面,供操作者参考。     

含钛高炉渣资源化综合利用研究现状与展望

 含钛高炉渣一直是钢铁工业固体废弃物再资源化综合利用的研究热点和难点。概述了含钛高炉渣资源化综合利用研究现状,指出了目前含钛高炉渣综合利用工艺的技术特点、工业化难度及对环境产生的影响。采用强酸或强碱、高温碳化或氯化对含钛高炉渣进行提取钛元素的方法,存在工艺复杂、耗能高、环境污染危害较大等不足;使用含钛高炉渣制作建材,虽然对环境没有危害,但是造成钛元素极大浪费;使用含钛高炉渣制取催化剂、抗菌材料和肥料,可使含钛高炉渣得到充分利用,且无尾渣和污染物产生。应综合利用含钛高炉渣中多种成分和矿物,提高含钛高炉渣综合利用率,使含钛高炉渣资源化综合利用的发展与环境保护和谐发展。     

浅议开发钢渣资源利用,发展循环经济

从发展循环经济的角度，详细介绍了我国各种钢渣处理工艺经验以及总结了钢渣资源综合利用的现状。提出各钢铁企业应因地制宜地选择符合自身条件的钢渣资源综合利用工艺路线，以获得最佳的技术经济效益。