微波辅助铵盐浸出不锈钢渣中的钙及其碳酸化研究

摘要

近年来，随着不锈钢产量的增加，其副产品不锈钢废渣产量及累积量也逐年增加，同时冶炼工艺中产生大量CO2。不锈钢废渣中含钙矿物含量很高，是一种良好的替代自然矿物固定和存储CO2的材料。
　　本研究针对微波场中电炉不锈钢废渣的浸出和碳酸化工艺进行了研究。探究了废渣基础特性和废渣在微波场中的升温特性，在此基础上研究了微波辅助铵盐浸出过程工艺参数对废渣中钙及杂质离子离子浸出率的影响;然后，研究了在碳酸化过程中工艺参数对碳酸钙收得率的影响，并初步探索了浸出介质的循环利用。
　　研究结果表明:废渣中主要成分为含钙矿物，渣中CaF2、CaSi2O7F2和CaAl2Si2O8等物相难以与NH4Cl溶液反应;微波浸出能促进废渣颗粒内裂纹的产生和扩展，提高废渣中钙、镁离子的浸出率;且浸出过程中，微波功率、固液比及NH4Cl溶液的初始浓度等的增加能提高钙、镁离子的浸出率;废渣中钙离子浸出反应的优化工艺条件为:浸出剂为NH4Cl、微波功率P=385W、固液比为1∶20、浸出剂初始浓度C=2mol/L、初始体积V=400ml、机械搅拌速度为300rpm;在碳酸化过程中，CO2流量、搅拌速率、氨水添加量以及水浴温度的增大，都将有利于碳酸化速度的提高。浸出液碳酸化速率较快，在添加适量氨水的条件下，钙的收得率在30min内能达到95％及以上。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述

1．1 不锈钢渣的产生及其处理工艺

1．1．1 不锈钢及其冶炼工艺

1．1．2 不锈钢渣的特性

1．1．3 不锈钢渣的处理工艺及利用

1．2 微波特性及其于冶金工业中的应用

1．3 矿物碳酸化技术

1．4 本课题的研究内容及意义

第2章 不锈钢渣的特性研究

2．1 实验原料及检测方法

2．1．1 实验原料

2．1．2 检测方法

2．1．3 不锈钢渣在微波场中的升温特性研究

2．1．4 微波处理前后不锈钢废渣的形貌及微观结构分析

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 不锈钢渣的化学成分及物相组成

2．2．2 不锈钢渣的热重／差热分析

2．2．3 不锈钢废渣的浸出特性

2．2．4 微波场中不锈钢渣的升温特性

2．2．5 微波处理前后不锈钢废渣的形貌及微观结构

2．3 本章小结

第3章 微波辅助铵盐浸出不锈钢废渣中钙离子的研究

3．1 实验

3．1．1 实验装置

3．1．2 实验过程

3．1．3 溶液中离子浓度的检测及数据处理

3．2 铵盐浸出钙／镁离子热力学分析

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 加热方式对钙及镁、铁等杂质离子浸出率的影响

3．3．2 浸出剂种类对钙、镁离子浸出率的影响

3．3．3 微波功率对钙、镁离子浸出率的影响

3．3．4 固液比对钙、镁离子浸出率的影响

3．3．5 浸出剂初始浓度对钙、镁离子浸出率的影响

3．3．6 浸出剂初始体积对钙、镁离子浸出率的影响

3．2．7 搅拌速度对钙、镁离子浸出率的影响

3．3．8 浸出后残渣的微观结构

3．4 本章小结

第4章 浸出液中钙离子的碳酸化工艺研究

4．1 实验

4．1．1 碳酸化实验

4．1．2 浸出介质的循环利用实验

4．1．3 溶液中钙离子的收得率计算

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 浸出液碳酸化过程中各工艺参数对钙的收得率的影响

4．2．2 碳酸化过程中沉淀的特性

4．2．3 碳酸化后滤液中氨的循环利用

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 存在的问题及下一步工作建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

攻读硕士学位期间参加的科研项目