CN109207658B - 一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，属于冶金资源再利用技术领域。该方法利用生物质灰渣对熔融转炉钢渣进行改质处理，之后将改质转炉钢渣破碎磨细，将磨细的转炉钢渣加入柠檬酸溶液中，在电动搅拌器作用下将转炉钢渣中的磷浸出，得到含磷滤液和除磷钢渣；将含磷的有机酸溶液用于液体磷肥，除磷钢渣干燥处理后用于冶金过程。钢渣中磷浸出率可达90％，而铁浸出率低于10％，有效避免了铁损；采用弱酸性的柠檬酸溶液，浸出处理对设备要求较低，避免了使用强酸处理带来的一系列成本和环境污染问题。

Description

一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法

技术领域

本发明属于冶金资源再利用技术领域，涉及一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，更具体地说，涉及一种利用柠檬酸回收利用改质转炉钢渣中磷的方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程产生的固体废弃物，产量约为粗钢产量的10～20％左右，由于钢渣中的磷元素以及含有较高的自由氧化钙，限制了其在钢厂内部和水泥混凝土等建筑材料领域的有效利用。例如，2017年我国的粗钢产量约为8亿吨，钢渣的排放量接近1亿吨，其综合利用率仅为25～30％。目前，大部分钢渣经过选铁后被弃置或填埋，不仅占用堆弃用地，还严重影响生态环境，因此，加强钢渣高效综合利用，对企业发展及环境保护具有重要意义。

通常钢渣中P₂O₅含量在3％～5％左右，若能全部实现磷资源的回收，每年可从钢渣中提取300～500万吨的P₂O₅，相当于我国每年开采的磷矿中P₂O₅总量的20％。统计表明，世界现有磷矿资源只能维持50～400年，因此，若高效利用转炉钢渣中的磷资源，可极大缓解工业生产对磷矿石的依赖，而且随着高磷铁矿石的开发利用以及转炉双联脱磷工艺的实施，钢渣中的P₂O₅含量可增加至10％以上，这使钢渣磷资源的回收利用变得更加现实和迫切。另外，除磷后的钢渣可返回钢厂内部进行循环利用，从而最大限度减少钢渣在外部的排放。

目前，钢渣脱磷研究，主要有以下几种：(1)浮选法：利用含磷硅酸盐的上浮现象去除钢渣中的磷，但存在固液相分离不完全，磷的脱除率低等问题；(2)磁选法：首先利用转炉钢渣改质或其他方法促进磷在硅酸盐等非磁性相中的富集率，之后通过磁选的方式实现与铁氧化物等磁性相的分离，但是强磁性的(Mg，Mn)O·Fe₂O₃易与2CaO·SiO₂形成嵌布，干扰磁选，很难实现磷的完全去除；(3)还原法：即在高温下，通过碳及硅质等还原剂将钢渣中磷进行气化脱除或还原进入铁水中，但只有在温度较高的条件下才能达到较好的脱磷效果；(4)强酸或强碱浸出：即利用强酸或强碱处理钢渣，但是处理成本过高，也会造成铁损以及强酸强碱的后期处理问题。

经专利检索，已有类似的技术方案公开。如：中国专利申请号：201510318286.2，申请日2015年9月9日，发明名称为：一种钢渣除磷循环利用方法，该发明将钢渣破碎并磨细后，用柠檬酸-NaOH-HCl缓冲液浸出处理，得到含磷滤液和低磷钢渣；将低磷钢渣进行干燥处理后，返回烧结、炼铁或炼钢工序，进行循环利用；对钢渣中磷元素的浸出率高达92％，铁元素的浸出率仅有19％，在保证高效去除钢渣中磷元素的同时，有效避免了大量铁损，该发明所用浸出液安全无毒易于回收、工艺操作简单、设备要求低、成本低廉、环境友好的特点。但该发明方法仅将钢渣中的磷当作有害元素处理，浸出液的后期处理问题待解决，没有充分考虑到钢渣中磷资源的回收价值及利用前景。

综上可以看出，钢渣中磷的去除方法大都把磷当作有害杂质去除或者改质钢渣，分离富磷相，没有充分回收其中的磷资源及考虑钢渣改质剂成本问题。因此，缓解我国对于磷矿石的依赖并充分循环利用我国的大规模钢渣二次资源，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对目前钢渣处理及利用过程存在的问题，本发明提供一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，通过生物质灰渣改质钢渣，促进钢渣中2CaO·SiO₂-2CaO·K₂O·P₂O₅及2CaO·SiO₂-2CaO·P₂O₅固溶体的形成，并使其含量增大，利用柠檬酸溶液选择性浸出改质钢渣中的磷，从而回收利用磷资源和循环利用脱磷钢渣。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，利用生物质灰渣中的钾基组分对钢渣进行改质处理，通过将改质钢渣研磨、浸出、搅拌等强化处理，最终实现磷元素从钢渣向有机酸中转移，过滤后得到含磷柠檬酸滤液和脱磷钢渣；脱磷钢渣经过干燥处理后返回炼钢，含钙的有机酸络合物可以在高温下分解，释放出的有效钙组分可用于脱磷；含磷柠檬酸滤液呈弱酸性，可直接用于液体磷肥。

本发明向钢渣中加入生物质灰渣对钢渣进行改质处理，促使2CaO·SiO₂-2CaO·K₂O·P₂O₅固溶体的形成及含磷固溶体的生成量增大，具体包括如下步骤：

(1)向熔融钢渣中加入粒度为200目以下的生物质灰渣，灰渣量为2～15mass％；

(2)在1723～1823K下保温反应60min～90min；

(3)钢渣控制冷却速度为3～5K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分至一定粒径，用于湿法浸出。

本发明所述的柠檬酸溶液浸出钢渣中磷的湿法处理，包括以下步骤：

(1)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为45～150μm；

(2)配制pH值为5～7的柠檬酸溶液作为浸出液，通过SC-200A pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(3)用步骤(2)配制的柠檬酸溶液对步骤(1)的钢渣进行浸出处理，其中柠檬酸溶液处理钢渣的浸出温度为298～323K，浸出时间为60～150min，柠檬酸溶液与所述筛分的钢渣液固比为250～500mL：1g，电动搅拌器搅拌转速为200～500r/min；

(4)对步骤(3)浸出处理后的混合液进行固液分离，得到含磷滤液和除磷钢渣。

本发明通过柠檬酸浸出钢渣中磷的工作原理是：磷在钢渣中主要以3CaO·P₂O₅的形式存在，改质处理后磷在钢渣中主要以2CaO·K₂O·P₂O₅的形式存在，且含磷固溶体的生成量增大，这主要是因为K^-的半径与Ca²⁺接近，且与[PO₄]^3-的结合能力较强，可以取代2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅固溶体中的Ca²⁺，从而生成2CaO·SiO₂-2CaO·K₂O·P₂O₅固溶体。相对于含铁的基体相，而磷酸盐更易溶于柠檬酸溶液中，另外，钾盐在水溶液中的溶解能力较高，因而2CaO·SiO₂-2CaO·K₂O·P₂O₅固溶体的形成有利于磷的浸出，能够实现选择性浸出磷。柠檬酸溶液中的H⁺溶解钢渣中的磷酸根离子，该络合反应的方程式为：CaX₂·3Ca(PO₄)₂+柠檬酸→水溶性PO₄ ^2-+Ca的柠檬酸络合物，为保证溶液中有足够的H⁺参与反应，须维持溶液pH值的恒定。

作为本发明的进一步改进，改质钢渣的筛分粒径优选45～48μm，适当的粒径有利于提高磷的浸出效率，同时减少铁损和成本。

作为本发明的进一步改进，优选pH值6的柠檬酸溶液，以最大限度地选择性浸出磷，同时适当的弱酸性滤液，可直接用于液体磷肥的利用。

作为本发明的进一步改进，浸出温度优选298K，浸出时间优选为90～120min，适当的浸出反应温度和时间既可以高效的浸出磷，也可以减少铁损。柠檬酸溶液与改质钢渣地液固比优选400：1(mL:g)，在此液固比下，兼顾磷浸出率的同时，也可以提高液体磷肥的肥效。

作为本发明的进一步改进，电动搅拌器搅拌转速优选300r/min，兼顾磷浸出的效率，也可以控制工艺成本。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的高效循环利用转炉钢渣的方法，利用生物质灰渣中的钾基对转炉钢渣进行改质处理，改质处理后磷在钢渣中主要以2CaO·K₂O·P₂O₅的形式存在，且含磷固溶体的生成量增大，钢渣改质前后含磷固溶体变化见图2；而改质钢渣所用的生物质灰渣是指植物、农作物等燃烧后的残余物，通常含有钾、磷、钙、镁、硅等矿质营养元素，以稻秸、甘蔗和木屑为例，灰渣的成分组成见表1，可以看出生物质灰渣中的K₂O含量较高，90％以上是水溶性的；目前生物质发电产生大量的生物质灰渣，有一半左右的灰渣被丢弃或者填埋，一部分被用做农田改良剂、建筑材料、化工原料，其内在的价值未被高效利用；因此，充分利用这些生物质灰渣对钢渣进行改质，可达到“以废治废”，综合利用转炉钢渣及生物质灰渣的目的，具有重要的经济及环境效益；

表1几种生物质灰渣的成分组成

(2)本发明的高效循环利用转炉钢渣的方法，根据钢渣中磷易溶于植物根部分泌的柠檬酸的特点，利用柠檬酸溶液作为浸出液对钢渣进行除磷处理，其配制原料成本低廉，采用pH自动控制系统控制溶液pH值，操作简单；另外，钾盐在水溶液中的溶解能力较高，因而对钢渣进行改质而得到的2CaO·SiO₂-2CaO·K₂O·P₂O₅固溶体有利于促进磷的浸出；钢渣中磷浸出率可达90％，而铁浸出率低于10％，有效避免了铁损；采用弱酸性的柠檬酸溶液，浸出处理对设备要求较低，避免了使用强酸处理带来的一系列成本和环境污染问题；

(3)本发明的高效循环利用转炉钢渣的方法，其浸出液经过滤后得到含磷柠檬酸滤液，含磷柠檬酸滤液呈弱酸性，由于植物根部也分泌类似酸碱度的柠檬酸，用于溶解吸收土壤中的磷元素，因此，含磷滤液可直接用于液体磷肥，该滤液在灌溉条件下注入水中施用，更容易被植物所吸收，相比于固态和水溶性磷肥，液体磷肥成分均匀且肥效更长；而脱磷过后的尾渣经过干燥处理后返回炼钢，含钙的有机酸络合物可以在高温下分解，释放出有效钙组分用于脱磷，实现了钢渣的全方位应用，具有十分重要的经济及环境效益；

(4)本发明中生物质灰渣属于可再生资源，易于获得，成本低廉，并且低温湿法浸出钢渣中磷工艺简单、可操作性强，无需额外增加处理设备，具有良好的推广应用前景，可大规模循环利用转炉钢渣，对环境不产生二次污染。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明高效循环利用转炉钢渣的方法的流程图；

图2为本发明钢渣改质前后含磷固溶体生成量变化。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解。

以下所有实施例中使用的电动搅拌器为电动升降搅拌器主要由水浴水槽、控制面板和可升降搅拌头组成，设有温控开关、升降开关、搅拌开关。水浴温度最高可达到100℃，转速最高可达2000转/分，还设有可自行设置时间的定时开关。使用时，将烧杯放入水槽中，降下搅拌头，设定好搅拌速度，按下控制面板上的运行键，搅拌器就会按照设定的搅拌速度匀速搅拌烧杯中的溶液。

实施例1

选取某钢厂生产汽车板的转炉双联工艺所产生的转炉钢渣，本实施例的生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其流程图如图1所示，具体包括如下步骤：

(1)在出渣时向熔融钢渣中加入200目筛下的稻秸灰渣，灰渣量为5mass％；

(2)在1723K下保温反应90min；

(3)控制冷却速度为5K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为75～150μm，利用X荧光光谱分析仪检测脱磷渣的化学成分，结果如表2所示；

(5)配制pH值为5的柠檬酸溶液400mL加入到烧杯中，通过SC-200A pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(6)取步骤(4)筛分的钢渣1g放入步骤(5)配制的柠檬酸溶液中，对钢渣进行浸出处理，控制浸出温度为298K，浸出时间为90min，电动搅拌器搅拌转速为500r/min；

(7)对步骤(6)浸出处理后的混合液进行固液分离，重复过滤三次得到含磷滤液和除磷钢渣；

(8)除磷钢渣在383K的的真空干燥箱中干燥10h。

将滤液利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICPS-7510PLUS，日本岛津公司)检测溶液中的磷、铁含量，并利用下式计算磷在柠檬酸溶液中的浸出率。

式(1)中，R_P为磷元素的浸出率；C_P为反应液中磷的质量浓度，mg/L；V为最终溶液的体积，L；m_P为钢渣中磷的质量，g。

本实例中钢渣中磷的浸出率为93.35％，铁的浸出率为19.28％。

表2实例1中某钢厂转炉脱磷渣的主要成分组成，质量分数/％

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	K<sub>2</sub>O	其他
							30.5	25.5	26.2	2.5	6.5	3.2	2.6

实施例2

选取某钢厂生产汽车板的转炉双联工艺所产生的转炉钢渣，本实施例的生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，具体包括如下步骤：

(1)在出渣时向熔融钢渣中加入200目筛下的甘蔗灰渣，灰渣量为8mass％；

(2)在1823K下保温反应60min；

(3)控制冷却速度为4K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为45～48μm，利用X荧光光谱分析仪检测脱磷渣的化学成分，结果如表3所示；

(5)配制pH值为6的柠檬酸溶液400mL加入到烧杯中，通过SC-200A pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(6)取步骤(4)筛分的钢渣1g放入步骤(5)配制的柠檬酸溶液中，对钢渣进行浸出处理，控制浸出温度为323K，浸出时间为120min，电动搅拌器搅拌转速为300r/min；

(7)对步骤(6)浸出处理后的混合液进行固液分离，重复过滤三次得到含磷滤液和除磷钢渣；

(8)除磷钢渣在383K的的真空干燥箱中干燥10h。

将滤液利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICPS-7510PLUS，日本岛津公司)检测溶液中的磷、铁含量，并利用下式计算磷在柠檬酸溶液中的浸出率。

式(1)中，R_P为磷元素的浸出率；C_P为反应液中磷的质量浓度，mg/L；V为最终溶液的体积，L；m_P为钢渣中磷的质量，g。

本实例中钢渣中磷的浸出率为91.64％，铁的浸出率为9.28％。

表3实例2中某钢厂转炉脱磷渣的主要成分组成，质量分数/％

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	K<sub>2</sub>O	其他
							29.21	28.29	26.46	3.2	6.76	4.92	1.16

实施例3

选取某钢厂生产管线钢的转炉双渣工艺所产生转炉钢渣，本实施例的生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，具体包括如下步骤：

(1)在出渣时向熔融钢渣中加入200目筛下的稻秸和木屑灰渣(质量比为1:1)，灰渣量为8mass％；

(2)在1783K下保温反应80min；

(3)控制冷却速度为3K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为45～48μm，利用X荧光光谱分析仪检测脱磷渣的化学成分，结果如表4所示；

(5)配制pH值为7的柠檬酸溶液400mL加入到烧杯中，通过电脑控制系统及pH控制计对溶液酸碱性进行控制；

(6)取步骤(4)筛分的钢渣1g放入步骤(5)配制的柠檬酸溶液中，对钢渣进行浸出处理，控制浸出温度为298K，浸出时间为60min，电动搅拌器搅拌转速为300r/min；

(7)对步骤(6)浸出处理后的混合液进行固液分离，重复过滤三次得到含磷滤液和除磷钢渣；

(8)除磷钢渣在383K的的真空干燥箱中干燥10h。

将滤液利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICPS-7510PLUS，日本岛津公司)检测溶液中的磷、铁含量，并利用下式计算磷在柠檬酸溶液中的浸出率。

式(1)中，R_P为磷元素的浸出率；C_P为反应液中磷的质量浓度，mg/L；V为最终溶液的体积，L；m_P为钢渣中磷的质量，g。

本实例中钢渣中磷的浸出率为82.64％，铁的浸出率为5.28％。

表4实例3中某钢厂转炉钢渣的主要成分组成，质量分数/％

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	K<sub>2</sub>O	其他
							23.13	28.93	28.69	3.64	6.86	6.65	2.1

实施例4

选取某钢厂转炉双联工艺所产生的转炉钢渣，本实施例的生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，具体包括如下步骤：

(1)在出渣时向熔融钢渣中加入200目筛下的甘蔗和稻秸灰渣(质量比为1:1)，灰渣量为2mass％；

(2)在1823K下保温反应60min；

(3)控制冷却速度为3K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为45～65μm，利用X荧光光谱分析仪检测脱磷渣的化学成分，结果如表5所示；

(5)配制pH值为6的柠檬酸溶液400mL加入到烧杯中，通过SC-200A pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(6)取步骤(4)筛分的钢渣1g放入步骤(5)配制的柠檬酸溶液中，对钢渣进行浸出处理，控制浸出温度为298K，浸出时间为90min，电动搅拌器搅拌转速为500r/min；

(7)对步骤(6)浸出处理后的混合液进行固液分离，重复过滤三次得到含磷滤液和除磷钢渣；

(8)除磷钢渣在383K的的真空干燥箱中干燥10h。

将滤液利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICPS-7510PLUS，日本岛津公司)检测溶液中的磷、铁含量，并利用下式计算磷在柠檬酸溶液中的浸出率。

式(1)中，R_P为磷元素的浸出率；C_P为反应液中磷的质量浓度，mg/L；V为最终溶液的体积，L；m_P为钢渣中磷的质量，g。

本实例中钢渣中磷的浸出率为88.05％，铁的浸出率为13.58％。

表5实例4中某钢厂转炉脱磷渣的主要成分组成，质量分数/％

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	K<sub>2</sub>O	其他
							49.1	12.6	16.8	7.4	5.2	2.1	1.2

实施例5

选取某钢厂所产生的转炉钢渣，本实施例的生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，具体包括如下步骤：

(1)在出渣时向熔融钢渣中加入200目筛下的木屑灰渣，灰渣量为15mass％；

(2)在1723K下保温反应90min；

(3)控制冷却速度为5K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为75～150μm，利用X荧光光谱分析仪检测脱磷渣的化学成分，结果如表6所示；

(5)配制pH值为5的柠檬酸溶液400mL加入到烧杯中，通过SC-200A pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(6)取步骤(4)筛分的钢渣1g放入步骤(5)配制的柠檬酸溶液中，对钢渣进行浸出处理，控制浸出温度为298K，浸出时间为70min，电动搅拌器搅拌转速为400r/min；

(7)对步骤(6)浸出处理后的混合液进行固液分离，重复过滤三次得到含磷滤液和除磷钢渣；

(8)除磷钢渣在383K的的真空干燥箱中干燥10h。

将滤液利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICPS-7510PLUS，日本岛津公司)检测溶液中的磷、铁含量，并利用下式计算磷在柠檬酸溶液中的浸出率。

式(1)中，R_P为磷元素的浸出率；C_P为反应液中磷的质量浓度，mg/L；V为最终溶液的体积，L；m_P为钢渣中磷的质量，g。

本实例中钢渣中磷的浸出率为95.02％，铁的浸出率为23.14％。

表6实例5中某钢厂转炉脱磷渣的主要成分组成，质量分数/％

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	K<sub>2</sub>O	其他
							38.7	24.6	19.4	6.1	4.3	5.6	1.3

实施例6

选取某钢厂生产管线钢的转炉双渣工艺所产生转炉钢渣，本实施例的生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，具体包括如下步骤：

(1)在出渣时向熔融钢渣中加入200目筛下的稻秸、木屑和甘蔗灰渣(质量比为1：1:1)，灰渣量为8mass％；

(2)在1823K下保温反应60min；

(3)控制冷却速度为3K/min，缓慢降至室温；

(4)将冷却的改质钢渣破碎研磨筛分的渣样粒径为75～150μm，利用X荧光光谱分析仪检测脱磷渣的化学成分，结果如表7所示；

(5)配制pH值为6的柠檬酸溶液400mL加入到烧杯中，通过SC-200A pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(6)取步骤(4)筛分的钢渣1g放入步骤(5)配制的柠檬酸溶液中，对钢渣进行浸出处理，控制浸出温度为298K，浸出时间为90min，电动搅拌器搅拌转速为300r/min；

(7)对步骤(6)浸出处理后的混合液进行固液分离，重复过滤三次得到含磷滤液和除磷钢渣；

(8)除磷钢渣在383K的的真空干燥箱中干燥10h。

将滤液利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICPS-7510PLUS，日本岛津公司)检测溶液中的磷、铁含量，并利用下式计算磷在柠檬酸溶液中的浸出率。

式(1)中，R_P为磷元素的浸出率；C_P为反应液中磷的质量浓度，mg/L；V为最终溶液的体积，L；m_P为钢渣中磷的质量，g。

本实例中钢渣中磷的浸出率为92.83％，铁的浸出率为10.27％。

表7实例6中某钢厂转炉脱磷渣的主要成分组成，质量分数/％

CaO	SiO<sub>2</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	K<sub>2</sub>O	其他
							24.8	26.75	28.05	3.52	6.92	7.01	2.95

Claims (10)

1.一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，利用生物质灰渣中的钾基组分对熔融转炉钢渣进行改质处理，之后将改质转炉钢渣破碎磨细，将磨细的转炉钢渣加入柠檬酸溶液中，在电动搅拌器作用下将转炉钢渣中的磷浸出，得到含磷滤液和除磷钢渣；将含磷的有机酸溶液用于液体磷肥，除磷钢渣干燥处理后用于冶金过程。

2.根据权利要求1所述的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，向熔融转炉钢渣中加入生物质灰渣对转炉钢渣进行改质处理，具体包括如下步骤：

(1)向熔融转炉钢渣中加入粒度为200目以下的生物质灰渣，在1723～1823K下保温反应60min～90min后，将转炉钢渣缓慢降至室温；

(2)将冷却的改质转炉钢渣破碎研磨筛分至一定粒径，用于湿法浸出。

3.根据权利要求2所述的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，步骤(1)加入生物质灰渣量为2～15mass％，转炉钢渣控制冷却速度为3～5K/min。

4.根据权利要求2所述的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，步骤(2)筛分的转炉钢渣渣样粒径为45～150μm。

5.根据权利要求2所述的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，所述生物质为稻秸、甘蔗和木屑中的一种或两种以上。

6.根据权利要求2所述的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，步骤(2)筛分的转炉钢渣渣样粒径为45～48μm。

7.根据权利要求2至6任一项所述的一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，取筛分的转炉钢渣放入不含磷元素的去离子水配制的柠檬酸溶液中搅拌，将反应液过滤，得到含磷滤液和除磷钢渣，具体步骤为：

(1)配制pH值为5～7的柠檬酸溶液作为浸出液，通过pH自动控制加液系统对溶液酸碱性进行控制；

(2)用步骤(1)配制的柠檬酸溶液对钢渣进行浸出处理，其中柠檬酸溶液处理钢渣的浸出温度为298～323K，浸出时间为60～150min，所述柠檬酸溶液与所述筛分的钢渣液固比为250～500mL：1g，电动搅拌器搅拌转速为200～500r/min；

(3)对步骤(2)浸出处理后的混合液进行固液分离，得到含磷滤液和除磷钢渣；

(4)步骤(3)所述的含磷滤液用于液体磷肥，所述的除磷钢渣经干燥处理后返回冶金过程循环利用。

8.根据权利要求7所述一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，步骤(1)所述配制的柠檬酸溶液pH值为6。

9.根据权利要求7所述一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于，步骤(2)所述的浸出时间为90～120min，所述的电动搅拌器搅拌转速为300r/min。

10.根据权利要求7所述一种生物质灰渣改质转炉钢渣除磷的循环利用方法，其特征在于步骤(3)所述的固液分离需重复过滤三次。

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