钢铁工业固体废弃物的利用及其基础理论研究

近二十年来,国内一些高等院校、科研院所、钢铁企业都不同程度对钢铁废弃物进行研究和回收利用,但我国钢铁废弃物的综合利用率与发达国家相比仍比较低,特别是尾矿、钢渣、工业垃圾的利用率。同时近年来,磷引起的水体富营养化也受到人们的广泛关注,减少水中磷的污染已是世界瞩目的问题。 本论文针对上述现象和问题,对钢铁工业废弃物中的转炉污泥和钢渣进行了利用开发及基础理论的研究。论文主要包括四个部分: 第一部分是在查阅大量文献下,综述了我国钢铁企业废弃物的利用现状和发展趋势,同时阐述了废水除磷技术的研究与进展。 第二部分转炉污泥和钢渣的开发利用。主要研究了转炉污泥和钢渣对废水中磷和砷的吸附性能及吸附机理。实验结果表明转炉污泥和钢渣对废水中磷和砷有很好的吸附性能,特别是钢渣,和传统的磷吸附剂氧化铝相比,无论是从吸附剂的吸附量,还是从平衡接触时间或是从磷的残余浓度等方面来讲,钢渣都有其优越性。在钢渣用量为0.75g/100ml,磷的浓度25 mg·L-1,溶液pH值6.0-7.0时,2h就可以使残留液磷的浓度符合国家排放标准,磷的去处率达到98%以上。转炉污泥和钢渣对废水中磷的吸附都符合Freundrich模型。 第三部分对转炉污泥回收铁的工艺研究。通过X-衍射、扫描电镜及元素分析等手段对攀钢和昆钢的转炉污泥及回收的铁精矿进行了元素分析和矿物分析采用湿式磁选法进行了从转炉污泥中回收铁的工艺研究。实验表明,磁场强度、磨矿细度、磨选次数对铁的品位和回收率都有影响。采用阶段磨矿、阶段磁选,磁场强度930奥斯特的工艺条件,可把转炉污泥铁品位从51%提高到90%以上。 第四部分新型铁基吸附材料的研究。许多专利报道以铁氧化物、钛氧化物和铈氧化物等构成的化合物作为吸附除磷剂,但具体组成、影响因素及处理效果不详。本实验用机械活化和溶胶-凝胶两种方法合成了Ce-Fe-O复合氧化物,对溶胶-凝胶法制备的Ce-Fe-O复合氧化物通过XRD作了初步的表征,并研究了两种方法制得的氧化物对水中磷的吸附性能,在相同条件下与活性氧化铝相比,溶胶-凝胶法制备的铈铁复合氧化物除磷具有吸附量大,接触时间短等优点,其吸附机理符合Langmuir吸附方程。