CaO-SiO2-FetO-P2O5渣系統(tǒng)中磷富集動(dòng)力學(xué)的研究.pdf

1、鋼渣是煉鋼過程的副產(chǎn)品之一，具有產(chǎn)生量大、利用率低的特點(diǎn)。鋼渣在冶金企業(yè)內(nèi)部的再利用會(huì)造成磷的循環(huán)累積，增加冶煉負(fù)擔(dān)，而目前以實(shí)現(xiàn)鋼渣的內(nèi)部循環(huán)利用所開發(fā)的轉(zhuǎn)爐渣除磷技術(shù)并沒有充分考慮到其中磷資源的高效回收。因此，促進(jìn)轉(zhuǎn)爐鋼渣中磷的充分富集，提高富磷相中磷含量，回收高品位的磷資源，對(duì)企業(yè)節(jié)能減排和冶金渣高效綜合利用具有重要意義。
　　本文針對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣中磷富集回收所存在的問題，結(jié)合前人對(duì)磷在熔渣中傳遞行為的研究現(xiàn)狀，對(duì)CaO-SiO

2、2-FetO-P2O5渣中磷富集過程的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。主要考察不同溫度條件下2CaO·SiO2顆粒內(nèi)部、顆粒表面以及熔渣本體中磷濃度的分布規(guī)律;討論了熔渣中磷向2CaO·SiO2相的富集機(jī)理;建立了磷向2CaO·SiO2相中富集的動(dòng)力學(xué)模型;確定了熔渣中磷向2CaO·SiO2顆粒內(nèi)富集過程的限制性環(huán)節(jié)。研究結(jié)果表明:
　　(1)溶渣中的磷主要以2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體的形式存在于2CaO·SiO2相中。2CaO

3、·SiO2為渣中磷富集的“場所”。
　　(2)熔渣中的磷通過擴(kuò)散傳質(zhì)至2CaO·SiO2顆粒表面，反應(yīng)首先在顆粒表面上發(fā)生，同時(shí)在2CaO·SiO2顆粒周圍形成磷的濃度邊界層。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體產(chǎn)物薄層，熔渣中的磷擴(kuò)散通過該固溶體產(chǎn)物層向2CaO·SiO2顆粒內(nèi)部擴(kuò)散并進(jìn)行反應(yīng)，且隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)物層厚度逐漸增加。
　　(3)1350℃、1400℃條件下，熔渣中的磷與2CaO

4、·SiO2發(fā)生固溶反應(yīng)。在一定時(shí)間內(nèi)粒徑小于50μm的2CaO·SiO2顆?？赏耆D(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w，而粒徑較大的2CaO·SiO2顆粒僅在靠近熔渣的邊緣處形成2CaO· SiO2-3 CaO·P2O5固溶體產(chǎn)物層。
　　(4)1350℃、1400℃條件下，熔渣側(cè)磷的分布規(guī)律表現(xiàn)為從熔渣到與2CaO·SiO2顆粒接觸界面，P2O5含量逐漸降低;固溶體產(chǎn)物層中磷的分布規(guī)律表現(xiàn)為從熔渣與2CaO·SiO2顆粒接觸界面到反應(yīng)界面，P2O5含量

5、逐漸降低。因此推斷CaO-SiO2-FetO-P2O5熔渣中磷富集過程為兩個(gè)環(huán)節(jié)聯(lián)合控制，即:磷在熔渣本體內(nèi)的擴(kuò)散傳質(zhì)以及磷通過所生成的2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體產(chǎn)物層向反應(yīng)界面的擴(kuò)散傳質(zhì)。
　　(5)1400℃條件下富磷相中P2O5含量大于1350℃條件下富磷相中P2O5的含量，認(rèn)為溫度增大有利于熔渣中P2O5向2CaO·SiO2顆粒富集。
　　(6)在CaO-SiO2-FetO-P2O5熔渣中，1350