微波碳热还原转炉渣脱磷研究

转炉渣富含CaO和铁等冶金资源，实现钢铁厂内再利用是其资源化的有效途径，关键是需要解决循环过程磷富集问题。在微波加热条件下利用碳质还原剂处理钢渣，渣中磷可大部分气化排除并可冷却收集，处理后钢渣可作为烧结助剂和转炉炼钢造渣剂。项目基于钢渣对微波高吸收性与磷的低熔点、低沸点特性，围绕转炉钢渣在微波条件下磷的还原气化脱除,开展相关反应机理和反应热力学、动力学研究以及微波处理条件对磷、铁元素还原影响等应用基础研究，探索在微波选择性激发条件下，磷在气、渣、铁中的分配行为、促进磷气化以及磷和铁元素还原的物理化学行为的基础科学问题。重点研究微波场能、碳质还原剂以及钢渣对磷还原过程的作用机制这一关键科学问题，求得微波碳热还原实现钢渣目标组分选择性分离的一般物理化学规律。研究成果可为转炉渣厂内再资源化高效利用提供科学支撑，也将丰富微波场效应下的冶金物理化学理论。

针对转炉渣再利用循环过程磷富集问题。提出了在微波加热条件下利用碳质还原剂还原钢渣，部分气化排除的方法并开展研究。.本研究中，采用了工业微波炉和可控气氛微波加热炉对转炉钢渣配碳后进行微波加热升温性研究和还原效果、物料还原前后的矿相显微结构研究，重点开展了相关反应机理和反应热力学、动力学研究以及微波处理条件对磷、铁元素还原影响等应用基础研究，探索了在微波选择性激发条件下，磷在气、渣、铁中的分配行为、促进磷气化以及磷和铁元素还原的物理化学行为。重点研究碳质还原剂、温度等因素对钢渣中磷还原过程的作用效果，求得微波碳热还原实现钢渣目标组分还原的一般物理化学规律。主要结果包括：（1）研究中证实了微波碳热还原钢渣磷的还原气化脱除途径，研究了铁、磷同时还原效果及影响因素, 揭示了微波还原前后钢渣矿相结构的变化规律，取得了很好的学术价值。（2）在微波加热条件下利用碳质还原剂处理钢渣，可以取得90%以上铁的收得率和40%以上的气化脱磷率和90%以上的总脱磷率。（3）获得了气化脱磷的活化能、脱磷表观反应活化能和微波下铁还原的活化能数据。