1 概述
此前已有研究者进行了对高磷铁水进行氧化脱磷，使磷富集于炉渣，用富磷炉渣替代磷矿石的研究。此外，还有研究者对从富磷炉渣中元素溶出行为的各种影响因素进行了研究。本文对从富磷炉渣浸出液中回收磷，以及采用浸出法减少炉渣量等进行了研究。
2 试验方法
本试验使用的富磷炉渣的组成如表1所示。将试验用富磷炉渣粉碎，筛选出25-53μm的粉末用于试验。浸出试验使用尼龙球磨罐和尼龙涂敷钢球。在4000mL的蒸馏水中溶解H3C6H5O7（柠檬酸），柠檬酸的浓度为0.01mol/L。然后滴入NaOH，将溶液的pH值调整为4。在这种浸出液中加入5g富磷炉渣粉末，在大气条件下，将加入富磷炉渣粉末的浸出液装入尼龙球磨罐，转动球磨罐，进行富磷炉渣中的磷浸出。
浸出过程中，连续添加1mol/L的HCl和0.01mol/L的柠檬酸，将浸出液的pH值调整为4或3。浸出过程中，按规定的间隔时间，用带有过滤网（孔径0.20μm）的塑料注射器吸取5mL的浸出液。试验结束后，用过滤薄膜（孔径0.45μm）对浸出液进行减压过滤，然后将过滤物在室温下进行干燥。在1L试验得到的pH=3的浸出液中添加5mol/L的NaOH，使浸出液pH值分别为7.9和11。用磁性搅拌器以400r/min的速度搅拌浸出液60min，使浸出液产生沉淀后，采取5mL浸出液。用离心分离器（4000r/min、30min）将浸出液中的沉淀物凝集起来。用过滤薄膜（孔径0.45μm）对浸出液进行减压过滤，将沉淀物分离出来。将得到的固相沉淀物静置在20℃的保温箱内48h以上，进行干燥。用ICP-AES测定采取的浸出液中各元素的浓度，用XRD和EPMA对固相富磷相进行鉴定。根据分析值计算各元素的溶出率和沉淀率，并参照过去研究报告中各试验条件下的炉渣产生量和各元素在渣/金属/气体间的分配比，求出炼钢全过程中炉渣和磷的物质流。
3 试验结果
根据pH=3的浸出液组成和溶液量，以及根据试验使用的炉渣成分和重量计算出的磷的溶出率如图1左图所示。pH=3的浸出液使96%的磷从炉渣中溶出。根据浸出液中添加NaOH生成沉淀试验前后的溶液组成和溶液量计算出的磷的沉淀率如图1右图所示。pH=7的酸浸出试验中，无沉淀生成，磷的沉淀率基本为零。pH值升高到9以上，发生沉淀，同时磷的沉淀率增大。pH值升高到11时，77%的磷发生沉淀。磷沉淀的主体成分是磷酸钙，该磷酸盐的pH值越高，溶解度越低，所以，可以认为pH=11时的磷沉淀率增大。从浸出液整体来看，可从富磷炉渣中回收74%的磷（溶出率96%×沉淀率77%=74%）。
由于浸出液将富磷炉渣中的磷去除，所以生成了氧化铁浓度高、磷浓度低的浸出残渣。有学者对这种残渣再利用于铁水脱磷，以减少炉渣排放量的可能性进行了研究。研究结果显示，铁水脱磷渣的还原，回收了炉渣中的铁，减少了39.2kg/t铁水的炉渣排放量，后续对少量炉渣中的氧化磷进行浓缩，减少了6.2kg/t铁水的炉渣排放量。两者合计减少了45.5kg/t铁水的炉渣排放量。对61.4kg/t铁水产生的富磷铁水脱磷渣进行浸出处理，以及残渣的循环再利用，可对富磷炉渣中的铁进行回收，合计减少了40.1kg/t铁水的炉渣排放量。即炉渣排放量约下降到常规炼铁工艺炉渣排放量的2/3。
4 结语
对富磷炉渣进行酸浸出，在浸出液中加入NaOH，可从富磷炉渣中回收74%的磷。制造富磷炉渣，并对富磷炉渣的浸出残渣循环利用，可使炉渣排放量约下降到常规炼铁工艺炉渣排放量的2/3。
