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工业固体废弃物的矿物学研究及其资源化途径探讨——以德阳磷石膏、钢渣,锦阳铬渣为例

邢磊  
【摘要】: 本文综合利用多种测试分析手段(如X射线衍射分析、化学全分析、扫描电镜、γ —能谱仪)对磷石膏、钢渣、铬渣进行矿物学研究,得出三种废渣的晶体结构、化学组成、 形态及有害微量元素。在充分收集和总结前人研究成果的基础上,并结合当地实际情况, 提出了其资源化的合理途径。 通过研究发现德阳磷石膏在偏光显微镜下观察为粒状、块状、纤维状、羽毛状的晶体。 主体为粒状石膏、由粒状石膏再结晶形成的大块石膏以及在二次晶化作用下沿裂缝、空洞 形成的纤维状、羽毛状石膏。主要矿物为二次结晶石膏和少量石英。妨碍磷石膏代替天然 石膏的主要杂质是氟化物和五氧化二磷,德阳蓥峰磷石膏P、F含量低,P_2O_5为0.27%,其 中可溶性P_2O_5为0.25%,经过简单处理后P_2O_5含量将大大降低,可满足<0.1%的要求,且 放射性水平达标,完全可适用于水泥等建材行业。磷石膏中有丰富的硫、钙元素可供应用, 磷石膏中磷元素有时可作为有益元素加以利用,可应用于农业生产。 钢渣在偏光显微镜下观察,从外到内出现长条状骸晶,内部有大量结晶良好的大块晶 体,这与其冷却过程有关。二重钢渣从炼钢炉排出后,经水淬冷排放,由于钢渣淬冷时间 较短,所以只有表面被快速冷却,而内部在露天下缓慢冷却,因此表面形成微小晶体或玻 璃相,内部形成结晶好的大块自形晶。主要矿物有β—硅酸二钙、硅酸三钙、方镁石、尖 晶石、RO相((Fe,Mn,Mg)O)、铁铝酸四钙、镁蔷薇辉石、玻璃相等。硅酸二钙、硅 酸三钙等活性矿物,具有水硬胶凝性,德阳二重钢渣碱度为2.17,大于1.8,且f—CaO含 量为2.17%,低于5%,经陈化、磁选等处理,可以满足作钢渣水泥的需要。二重钢渣S、 P含量低,对钢铁品位影响小,可返回冶金再用。钢渣的高水溶性和钢渣颗粒表面的吸附 作用使其对污水中的磷酸盐具有明显去除效果。 铬渣在偏光显微镜下观察,有大量细小的晶体,还有较多玻璃相,这是由于铬渣为焙 烧后的熟料经水浸取后的浸出渣,经水淬快速冷凝,且冷凝充分,因此结晶细,玻璃相较 多。主要矿物为β—C_2S、铁铝酸四钙、方镁石、铬铁尖晶石、方解石、玻璃相等。铬渣中 含有丰富的钙、镁、硅、铝、铁等元素,铬元素在解毒的情况下也可作为有用元素加以利 用。水泥窑炉内的高温和还原气氛可用来使铬渣解毒,且绵阳铬渣铬含量低,放射性水平 符合要求,可以应用于水泥等建材产品生产。铬渣可应用于微晶玻璃和玻璃着色剂的生产。 铬渣中含大量的CaO、MgO、Fe_2O_3,与炼铁烧结剂料的化学成分类似,铬渣又是经焙烧、 浸取后的熟料,其物理特性(粒度、粘度)也适合于作烧结矿熔剂。铬渣可以代蛇纹石作 为制钙镁磷肥的熔剂,可将铬渣中的六价铬还原为三价铬氧化物及金属铬,分别进入磷肥 及富集在铬镍铁中而达到解毒的目的,渣中的氧化钙、氧化镁及二氧化硅等也得到利用。


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