【摘 要】
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因含有F-、Cr6+等污染物,不锈钢酸洗污泥以常规固化填埋方式处理对土壤、地下水资源等仍有潜在危害,目前缺乏合理利用方式。将酸洗污泥作为电炉造渣剂,不但有利于回收其中的F
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因含有F-、Cr6+等污染物,不锈钢酸洗污泥以常规固化填埋方式处理对土壤、地下水资源等仍有潜在危害,目前缺乏合理利用方式。将酸洗污泥作为电炉造渣剂,不但有利于回收其中的Fe、Cr、Ni等有价金属,而且可发挥其中CaO、CaF2等的熔剂作用,是实现其资源化高效利用的潜在方式。本研究计算了酸洗污泥造渣作用的热力学;探究了静态不吹氧与吹氧熔炼条件下不同污泥配比的硫迁移规律和Fe、Cr、Ni回收效果;结合动力学特征分析探讨了酸洗污泥作为电炉造渣剂的可行性。采用FactSage热力学软件对酸洗污泥作为造渣剂的高温热力学计算结果表明:采用全废钢冶炼、废钢与混合造渣剂(由常规电炉造渣剂与酸洗污泥按比例混合)比例10:1、炉温1600℃及吹氧条件下,Ni的回收率为90%,部分Fe、Cr以氧化物形式进入钢渣使得回收率降低,钢水中硫含量小于原废钢中硫含量,其最大值为0.014%;将铁水与废钢比例9:1作为金属原料时,镍回收率在98%以上,铁回收率最高为98.63%;随着污泥配比的增加,铬回收率呈现出递减趋势,钢液中硫含量呈现递增趋势,最高达到0.035%,硫含量仍小于原始铁水加废钢中的硫含量;造渣剂与酸洗污泥按1:1配入时金属元素回收率相对较高。在全废钢冶炼条件下,研究了造渣剂与酸洗污比例(3:1,2:1,1:1,1:2,1:3)、钢液的吹炼方式(不吹氧与吹氧熔炼)、酸洗污泥中硫含量等多因素对处理过程中硫及有价金属迁移规律的影响。实验结果表明:低硫酸洗污泥对钢锭中硫含量影响较小;不吹氧时铬、镍回收率(Cr<0.01%,Ni<0.1%)较低;吹氧条件,且造渣剂与酸洗污泥比例为1:1时,Cr、Ni的回收效果(Cr 66.04%,Ni 97.9%)显著改善,且与热力学计算结果一致。当高硫污泥加入时,钢锭中硫含量最小值为0.2%,远大于原钢锭硫(S 0.018%),且金属回收率相对较低。因此,高硫污泥必须经过脱硫预处理后方可进入到电炉冶炼流程。酸洗污泥作为电炉造渣剂脱硫动力学研究结果表明:脱硫反应温度为在8001 000℃范围,低升温速率10℃/min有利于污泥中硫的去除。内扩散是酸洗污泥脱硫过程的限制性环节,脱硫过程符合随机成核和随后生长模型,活化能为171.707kJ·mol-1,动力学方程为:(?)。
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