亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        從轉(zhuǎn)爐渣中去除磷的研究進展

        2019-12-05 05:08:44郭瑞華周朝剛趙定國王書桓薛月凱
        濕法冶金 2019年6期

        郭瑞華,周朝剛,趙定國,王書桓,薛月凱,陳 虎

        (1.華北理工大學 冶金與能源學院,河北 唐山 063009;2.唐山市特種冶金及材料制備重點實驗室,河北 唐山 063009;3.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司 制造部,河北 唐山 063200)

        鋼鐵工業(yè)每年產(chǎn)生大量鋼渣。鋼渣的堆存,不僅占用土地,而且限制鋼鐵工業(yè)的健康綠色發(fā)展。轉(zhuǎn)爐鋼渣中含有大量有用成分,若能去除其中的有害元素磷、硫等,有用成分便可循環(huán)利用。關(guān)于轉(zhuǎn)爐渣中的硫,可采用氣化法脫除[1-2];而磷元素的脫除[3-4],國內(nèi)外學者也已經(jīng)做了大量研究,主要有磁選除磷、密度法除磷、浸出除磷、還原除磷等幾種方法。

        1 轉(zhuǎn)爐渣的組成

        轉(zhuǎn)爐渣主要含鈣、鐵、鎂、硅、磷、錳等元素的氧化物,其中,鈣、鐵、硅等氧化物占比很大。根據(jù)鋼鐵種類、鐵水化學成分及工藝的不同,轉(zhuǎn)爐熔渣的化學成分也會有差異[5]。煉鋼過程中脫硫、脫磷產(chǎn)物及加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的石灰石、廢鋼、螢石等造渣劑是磷的主要來源[6]。中國部分鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐渣的主要化學成分見表1??梢钥闯觯焊魃a(chǎn)企業(yè)因操作工藝及冶煉鋼種不同,轉(zhuǎn)爐渣中的磷含量也不盡相同。磷質(zhì)量分數(shù)為0.56%的轉(zhuǎn)爐渣可以經(jīng)過破碎磁選后直接用于其他流程,如燒結(jié)、返回轉(zhuǎn)爐等。然而磷含量較高的轉(zhuǎn)爐渣需要采用稍復雜的工藝進行除磷。關(guān)于高磷轉(zhuǎn)爐渣的處理具有一定難度,近些年研究也較多。

        表1 中國部分鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐渣的化學成分 %

        2 轉(zhuǎn)爐渣除磷

        轉(zhuǎn)爐渣的化學成分會隨入爐鐵水成分的不同、冶煉工藝以及冶煉鋼種的不同而具有一定的差異。Fukagai S.等[7]研究了熔渣中磷化合物的形成機理,結(jié)果表明,在2CaO·SiO2飽和的爐渣中,P2O5迅速擴散到其周圍形成固溶體(2CaO·SiO2-3CaO·P2O5),即富磷相。轉(zhuǎn)爐渣中的磷元素主要分布于2CaO·SiO2和3CaO·P2O5形成的固溶體相中,剩余少量受鋼渣堿度或冷卻速度等因素影響而未進入2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體中的磷元素存在于硅酸三鈣或冷凝渣相中[8-9]。宮下芳雄等[10]在專利中提出,轉(zhuǎn)爐倒出的終渣里添加螢石、碳材等并吹氧5 min,轉(zhuǎn)爐渣中90%FeO、10%MnO、90%P2O5被還原,其中氣化脫除的磷達40%。李光強等[11]進行轉(zhuǎn)爐渣資源化的研究過程中,在高頻感應加熱爐中于2 073 K溫度下進行碳熱還原試驗,保溫30 min后爐渣中95.5%的磷被去除,其中32.8%的磷進入氣相,殘渣中僅剩余0.05%的磷。以上研究結(jié)果表明,轉(zhuǎn)爐渣中的磷采用適宜的方法是可以脫除的。

        2.1 磁選法除磷

        Yokoyama等[12]通過對爐渣中磷的存在狀態(tài)進行分析將爐渣分為4相:A相為含磷10%以上且不含鐵相,即富磷相;B相主要為硅鈣相,含有少量磷,不含鐵;C相幾乎為純FetO相;D相為CaO-SiO2-FetO混合相。D相顯示出順磁相,A相和B相顯示出抗磁性且不含磷的基體相是含磷相磁化性能的100倍,其磁化曲線[12](圖1)所示,利用含磷與不含磷兩相之間巨大的磁性差異,在2 T磁場強度條件下可通過磁選回收其中50%的磷。Matsubae-Yokoyama[13]利用上述研究結(jié)果,對磁選后不含磷的殘渣進行了工業(yè)脫磷試驗。結(jié)果表明,磁選后的爐渣中磷含量較低,殘渣用于鐵水脫磷后可以減少系統(tǒng)內(nèi)CaO和FeO的輸入,不僅節(jié)約大量資源且鐵水脫磷效果較好。

        圖1 A、B、D三相磁化曲線

        由于富磷相具有一定的反磁性而貧磷相具有順磁性[14],因此,可以通過施加一定的磁場強度來分離爐渣中的基體相和富磷相。采用純化學試劑在實驗室配制相應的爐渣,經(jīng)過預熔處理后研究了粒度、固液質(zhì)量體積比、磁場強度及分離次數(shù)對除磷的影響。結(jié)果表明:在爐渣粒度32 μm、固液質(zhì)量體積比32、磁場強度2.5 T、分離5次的條件下,爐渣中62%的磷被去除;但不能夠得到高于富磷相中P2O5質(zhì)量分數(shù)的回收物。

        Kubo等[14]研究了錳物質(zhì)流和磷物質(zhì)流,脫磷渣具有很大潛力成為錳和磷的二次資源。對脫磷渣物相的分析結(jié)果表明,爐渣主要由富磷相(Ca3P2O8-Ca2SiO4)、富錳相(FeO-MnO)及基體相(FeO-CaO-SiO2)組成。對不同錳含量的基體相進行磁性曲線分析,結(jié)果表明:可通過磁選分離富磷相和富錳相。富磷相的回收率隨磁選強度(0.03~0.3 T)提高及磁選次數(shù)的增加而提高。在試驗條件下,爐渣(粒徑32 μm)與離子水混合后經(jīng)過0.03、0.1、0.3 T的連續(xù)磁選,可以回收大概31%的富磷相,其中少于10%的富錳相。

        刁江等[15]研究了用中性或酸性物質(zhì)改質(zhì)含磷爐渣,然后高溫熔融并控制其冷卻速率,再研磨至400目左右,在磁場中篩分,可以將富磷相與貧磷相分離。分離后的富磷相可以作托馬斯磷肥,而貧磷相則可以繼續(xù)返回冶金流程。

        上述研究均利用爐渣中含磷物相與其他物相之間的物理性質(zhì)不同而進行分離,分離效率為30%~60%,分離效率與磁場強度、磁選次數(shù)及破碎粒度有關(guān)。磁選除磷雖是一種較為新穎且污染較小的脫磷方式,但是其要求爐渣研磨到一定粒度且回收效率不高,回收的富磷相中會含有一定雜質(zhì)。目前磁選除磷亟待研究解決的問題是在冷卻時富磷相的長大機理,以及如何設置冷卻條件以更利于爐渣中含磷相的晶粒長大。

        2.2 密度法除磷

        Hitoshi等[16]利用硅酸二鈣與磷酸三鈣的固溶體在爐渣冷卻結(jié)晶時因密度差異會上浮的特性進行浮選脫磷。浮選過程中,上層主要為富磷相,下層主要為富鐵相。研究表明,為達到較好的分離效果,需要控制爐渣起始冷卻溫度在1 580 ℃以上,爐渣中FeO要高于30%,冷卻速率為2 K/min。試驗獲得的分離率小于40%。

        Li C.等[17]采用超重力法分離爐渣中的富磷相、富鐵相。爐渣堿度為2,爐渣中FeO大于30%。在溫度1 623 K、G=750(正常重力G=1)、分離20 min條件下,P2O5回收率為76.67%,F(xiàn)eO回收率為85.02%。

        利用含磷物相與其他物相之間的密度差除磷,對爐渣及設備要求苛刻,實際生產(chǎn)中較難實現(xiàn)。

        2.3 浸出法除磷

        Iwama等[18]利用含磷固溶體與其他物相之間的水溶性差異,研究了爐渣中磷和磷酸鹽的浸出。試驗用一定濃度硝酸溶液浸泡爐渣,結(jié)果表明,當溶液pH=3時,固溶體完全溶解。為防止其他相溶解,需要逐漸冷卻以抑制玻璃相存在。爐渣中FeO的存在會抑制含磷固溶體溶解,用Fe2O3代替FeO可以促進固溶體溶解。相同條件下:用Fe2O3配制爐渣,磷浸出率可達91%;用FeO配制爐渣,磷浸出率約為70%。

        Du C.M.等[19]采用K2O對高磷爐渣進行改性并浸出脫磷。改性爐渣在1 823 K下保溫1 h,然后以3 K/min速度降溫到1 623 K并保溫20 min,再以5 K/min速度冷卻到1 323 K,最后取出空冷。結(jié)果表明:改性爐渣中的固溶體在pH=6條件下能大部分溶解,Ca、Si、P溶出率提高;隨pH降低,爐渣中80%的磷可以溶解,溶解的磷會與加入的堿性物質(zhì)一同沉淀,經(jīng)過分離煅燒可得到P2O5質(zhì)量分數(shù)為30%左右的產(chǎn)物。此產(chǎn)物可用于生產(chǎn)磷肥。

        浸出法除磷通過溶解爐渣中的磷,使其進入溶液然后回收磷。但是該方法要求爐渣破碎到270目左右,而且需要煅燒,程序較復雜,不適宜處理大量爐渣。

        2.4 還原法除磷

        還原脫磷是利用化學還原反應,通過添加碳質(zhì)或硅質(zhì)還原劑與其中P2O5發(fā)生還原反應生成P2氣化脫除[20-23]。

        碳熱還原爐渣中P2O5反應簡化方程式如下:

        (1)

        (2)

        (3)

        (4)

        由式(1)~(4)可知,氣化脫磷產(chǎn)物分別為P、P2、P4、PO,反應的標準吉布斯能與溫度之間的關(guān)系如圖2所示。反應發(fā)生時,K1、K2、K3、K4對應的溫度依次為845、930、1 373、1 433 K。根據(jù)反應發(fā)生的趨勢可知,只要溫度達到1 433 K(1 160 ℃)以上,P2O5就能被碳還原,而轉(zhuǎn)爐煉鋼溫度一般都在1 300 ℃以上,因此在煉鋼溫度下用碳還原爐渣中的P2O5是可行的。

        圖2 碳熱還原脫磷反應ΔGΘ隨溫度的變化情況

        硅熱還原爐渣中P2O5反應簡化方程式如下:

        (5)

        (6)

        (7)

        (8)

        由式(5)~(8)看出:氣化脫磷產(chǎn)物分別為P、P2、P4、PO,反應的標準吉布斯自由能與溫度之間的關(guān)系如圖3所示。當反應發(fā)生時,K1、K2、K3對應的溫度分別為440、575、711 K。反應(6)在一定溫度下可自發(fā)進行。相比于碳熱還原,硅熱還原更容易進行。

        圖3 硅熱還原脫磷反應ΔGΘ與溫度之間的關(guān)系

        趙成林等[24]研究了碳熱還原轉(zhuǎn)爐渣熱力學,并用二硅化鉬高溫電阻爐和500 kg頂?shù)讖痛刀喙δ茉囼灎t進行轉(zhuǎn)爐渣碳熱還原脫磷試驗。結(jié)果表明:用電阻爐供熱,在反應溫度1 773 K、碳當量3.0、保溫0.5 h條件下,脫磷率為30%左右。在頂?shù)讖痛翟囼炛?,用焦粉作還原劑,配合頂吹氧氣,脫磷率為84%;同時,焦粉帶入的硫有10.8%進入鋼水,6.25%進入爐渣。

        吳艷青等[25]通過熱力學計算和動力學分析,研究了濺渣護爐過程中向熔池添加硅質(zhì)還原劑使鋼渣中有害元素磷以氣化形式脫除。結(jié)果表明,標準狀態(tài)下,用硅還原鋼渣中的P2O5是可行的,產(chǎn)物主要以P2形式隨爐氣排出。在實驗室進行的硅熱還原試驗中,氣化脫磷率達81.23%。

        么洪勇[26]通過分析氣化脫磷熱力學研究了不同條件下的氣化脫磷率,結(jié)果表明:用碳質(zhì)還原劑還原爐渣中的P2O5是可行的;用頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐進行試驗,氣化脫磷率高于36%。

        3 結(jié)語

        我國轉(zhuǎn)爐渣利用率相對較低,磷的存在更是限制了其二次利用。從轉(zhuǎn)爐渣中脫磷的方法有磁選法、密度法、浸出法及還原法。在4種處理方式中,從經(jīng)濟性角度考慮,還原氣化脫磷占有優(yōu)勢;從技術(shù)性角度考慮,還原除磷對設備要求相對不高,因此更適宜大規(guī)模推廣。還原氣化后的爐渣由于磷含量減少可以直接返回冶煉。從環(huán)保、經(jīng)濟及技術(shù)角度綜合考慮,還原氣化脫磷技術(shù)有較高價值。

        欧美精品videosse精子| 久久国产精品国产精品久久| 看国产亚洲美女黄色一级片| 日韩精品极品在线观看视频| 亚洲国产综合人成综合网站| 亚洲精品久久久av无码专区| 妇女性内射冈站hdwwwooo| 中日无码精品一区二区三区| 国产色av一区二区三区| 日本最新免费二区三区| 无码人妻精品一区二区三区66| 天堂网av在线| 国产亚洲精品在线视频| 狠狠色综合7777久夜色撩人| 国产成人免费一区二区三区| 伊香蕉大综综综合久久| 久草精品手机视频在线观看| 国产自拍精品在线免费观看| 亚洲国产天堂久久综合| 视频一区欧美| 美腿丝袜中文字幕在线观看| 麻豆文化传媒精品一区观看| 中国凸偷窥xxxx自由视频| 亚洲专区一区二区在线观看| 亚洲成人av一区二区 | 影视av久久久噜噜噜噜噜三级 | 国产精品偷窥熟女精品视频 | 自拍偷拍亚洲一区| 亚洲视一区二区三区四区| 亚洲综合图色40p| 国产又色又爽无遮挡免费| 被暴雨淋湿爆乳少妇正在播放| 亚洲精品久久蜜桃av| 十八禁在线观看视频播放免费| 小sao货水好多真紧h视频| 国产精品国产三级国产AvkTV | 亚洲精品熟女乱色一区| 色吧噜噜一区二区三区| 天天爽夜夜爽夜夜爽| 亚洲加勒比无码一区二区在线播放| 内射爆草少妇精品视频|