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

1、鋼渣是煉鋼過程的副產品之一，具有產生量大、利用率低的特點。鋼渣在冶金企業(yè)內部的再利用會造成磷的循環(huán)累積，增加冶煉負擔，而目前以實現(xiàn)鋼渣的內部循環(huán)利用所開發(fā)的轉爐渣除磷技術并沒有充分考慮到其中磷資源的高效回收。因此，促進轉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。
　　本文針對轉爐鋼渣中磷富集回收所存在的問題，結合前人對磷在熔渣中傳遞行為的研究現(xiàn)狀，對CaO-SiO

2、2-FetO-P2O5渣中磷富集過程的動力學進行研究。主要考察不同溫度條件下2CaO·SiO2顆粒內部、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相的富集機理;建立了磷向2CaO·SiO2相中富集的動力學模型;確定了熔渣中磷向2CaO·SiO2顆粒內富集過程的限制性環(huán)節(jié)。研究結果表明:
　　(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)熔渣中的磷通過擴散傳質至2CaO·SiO2顆粒表面，反應首先在顆粒表面上發(fā)生，同時在2CaO·SiO2顆粒周圍形成磷的濃度邊界層。隨著反應的進行，形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體產物薄層，熔渣中的磷擴散通過該固溶體產物層向2CaO·SiO2顆粒內部擴散并進行反應，且隨著反應的持續(xù)進行產物層厚度逐漸增加。
　　(3)1350℃、1400℃條件下，熔渣中的磷與2CaO

4、·SiO2發(fā)生固溶反應。在一定時間內粒徑小于50μm的2CaO·SiO2顆?？赏耆D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固溶體產物層。
　　(4)1350℃、1400℃條件下，熔渣側磷的分布規(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環(huán)節(jié)聯(lián)合控制，即:磷在熔渣本體內的擴散傳質以及磷通過所生成的2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶體產物層向反應界面的擴散傳質。
　　(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