钢渣的处理与综合应用研究

论文摘要

钢渣是一种工业废渣,堆放它们会压占大量的土地资源,造成水体和空气污染。对钢渣进行回收利用不仅可以保护环境,还能充分利用自然资源,提高利用率。本课题的研究目的是通过实验寻找能处理利用钢渣的工艺,解决钢厂的固体废弃物污染问题。针对本课题所用钢渣的特性,寻找合理的应用方法。为寻找合理的应用方法,首先要了解钢渣的性质,尤其是化学成分、化学性质和矿物学成分,所以在实验之前,必须对钢渣进行相关的测试,经测定知道本钢渣中铁、铝、硅、钙是主要元素,它们主要以各种矿物的形式存在,如硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）、铁铝酸钙、水化硅酸钙（CSH）和氢氧化钙（CH）等,它们具有一定的水化胶凝特性,可以用于工程建设。针对钢渣的胶凝特性,可以将钢渣用作熟料制备钢渣水泥,石膏对其胶凝特性具有一定的激发能力,按照水泥熟料的各种指标设计各物质间的配比,并参照国家标准GB／T 17671-1999规定的测试方法测试相关性能,通过分析发现钢渣已经发生一定程度的水化,胶凝性能明显减弱,各项强度远小于国家标准的要求。所以利用钢渣生产钢渣水泥的方法不可行,必须寻找其他利用方式。由钢渣的化学成分可知,可以利用钢渣制备絮凝剂,但是在合成絮凝剂之前必须使铁、铝溶解出来。经过参阅有关文献可知盐酸是最好的溶剂,并考查固液比、酸浸温度以及酸浸时间对浸出率的影响,通过实验找到最佳浸出条件,即1g钢渣加入3mol/L的盐酸16mL在60℃的条件下浸取2h,此时铁、铝的浸出率最大。然后外加一定聚合度的硅酸进行聚合,即可制备絮凝剂。分别考察Si:（Fe+Al）、熟化聚合温度和聚合pH值对絮凝剂性能的影响,通过单因素实验和正交试验,发现最佳聚合工艺,即Si:（Fe+Al）为3（摩尔比）,聚合温度为60℃,聚合pH值为1.5,聚合时间为2h以上。在水处理中,絮凝剂的投加量和水样的pH值都是影响絮凝效果的主要因素,为寻找最佳使用条件分别考察絮凝剂对模拟废水以及大蒜废水的处理效果,主要考察指标有浊度和COD的去除率。此次制备的絮凝剂聚硅酸氯化铝铁的最佳投加量为120mg/L,适用pH值在7.0～8.0之间,是一种非常经济的水处理剂。利用工业废物生产工业产品实现以废制废的目的,不仅节约成本还可以治理环境污染,是一种非常有潜力的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 钢渣的基本性质
• 1.2.1 钢渣的性质
• 1.2.2 钢渣的矿物组成
• 1.3 国内外钢渣利用的研究进展
• 1.3.1 钢渣返回冶金再用
• 1.3.2 利用钢渣制造微晶玻璃
• 1.3.3 利用钢渣做建材
• 1.3.4 用作废水处理吸附剂
• 1.3.5 钢渣在农业方面的应用
• 1.3.6 钢渣在大气处理方面的应用
• 1.3.7 利用钢渣生产化工产品
• 1.4 钢渣资源化利用面临许多难题
• 1.5 本课题的研究目的
• 2 钢渣的表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验分析原理
• 2.2.2 实验仪器及参数
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 钢渣化学成分
• 2.3.2 钢渣XRD分析
• 2.3.3 钢渣SEM分析
• 2.4 本章小结
• 3 钢渣制备水泥的工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验方案
• 3.2.2 实验流程及步骤
• 3.2.3 力学性能测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 石膏含量对胶砂强度的影响
• 3.3.2 钢渣含量对胶砂强度的影响
• 3.4 本章小结
• 4 钢渣中铁铝的浸出工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 铁铝的浸出机理
• 4.2.2 实验方案的确定
• 4.2.3 仪器和药品
• 4.2.4 测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单因素实验
• 4.3.2 正交实验
• 4.4 本章小结
• 5 钢渣制备絮凝剂的工艺研究
• 5.1 引言
• 5.1.1 铝铁类复合絮凝剂
• 5.1.2 硅系絮凝剂
• 5.2 实验
• 5.2.1 絮凝剂聚合原理
• 5.2.2 合成方法
• 5.2.3 聚硅酸的配制方法
• 5.2.4 絮凝剂絮凝效果检测方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 聚硅酸的配制条件
• 5.3.2 合成条件对絮凝效果的影响
• 5.4 本章小结
• 6 絮凝剂的应用研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.2.1 絮凝实验机理
• 6.2.2 混凝试验方法
• 6.2.3 COD的测试方法
• 6.2.4 浊度的测试方法
• 6.2.5 所用仪器及药品
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 浊度标准曲线的绘制
• 6.3.2 絮凝剂对模拟废水的应用研究
• 6.3.3 絮凝剂对大蒜废水的应用研究
• 6.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献