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《鐵鋼渣萃取活性硅化肥的試驗(yàn)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、鐵鋼渣萃取活性硅化肥的試驗(yàn)研究?作為鋼鐵冶煉的“廢物”，鐵鋼渣的數(shù)量及處理已成為環(huán)境問題?，F(xiàn)在，工業(yè)廢棄物包括爐渣的削減和循環(huán)利用引起了社會的極大關(guān)注。雖然鐵鋼渣已廣泛用于建筑及城市基礎(chǔ)工程，但用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的報(bào)道卻很少見。鐵鋼渣由于含有許多對農(nóng)作物有益的元素如硅、鎂及鋁，因而極可能成為植物養(yǎng)分的來源。特別是這類渣中含有大量硅，而硅是水稻、甘蔗、木薯及谷物所需的重要微量營養(yǎng)元素。將鐵鋼渣用于農(nóng)作物，不僅有利于農(nóng)作物生長，而且也能提高農(nóng)作物抵抗病蟲害的免疫力。在稻田使用鐵鋼渣的許多研究稱，用這類渣可使水稻增產(chǎn)。砂石、土壤及礦物里也含有大量硅，但這些硅都是非活性二氧化硅?；旧?，植物只吸收活性硅，而
2、且是從土壤溶液中吸收硅，量很少。二氧化硅自然轉(zhuǎn)化成活性硅被植物吸收需經(jīng)過很長時間（1年）。本研究通過對鐵鋼渣的加酸水解，調(diào)查了活性硅的可萃性。采用衰減全反射傅里葉變換紅外光譜（ATR?FT-IR）、電感耦合等離子光學(xué)放射光譜測定法（ICP-OES）及X-射線熒光光譜測定法（XRF）對從渣中萃取的活性硅進(jìn)行了驗(yàn)證。1、背景爐渣按冶煉工藝進(jìn)行分類。高爐煉鐵生成的爐渣稱為“鐵渣”，而頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐及電爐煉鋼生成的爐渣稱為“鋼渣”。通常生產(chǎn)1t鐵產(chǎn)生300kg鐵渣，生產(chǎn)1t鋼產(chǎn)生80-100kg鋼渣。鐵渣及鋼渣均含有硅酸鹽，即硅酸鈣、硅酸鋁、硅酸鎂以及其他各種化合物。因鐵渣及鋼渣物理及化學(xué)性質(zhì)不同，因而
3、用途也不同。鐵渣及鋼渣中的礦物成分如SiO2、CaO、MgO、Mn及其他微量養(yǎng)分能影響植物的生長。植物所能吸收的活性硅稱為“原硅酸”，只含1個硅原子，其分子式為H4SiO4。2、研究結(jié)論2.1、鐵渣及鋼渣成分本研究所用鐵渣及鋼渣樣品取自泰國春武里（chonburi）的鋼鐵廠。鋼渣是電爐煉鋼爐渣。兩種渣的成分如表1所示。渣的主要成分是CaO、SiO2及Fe2O3，可用作植物養(yǎng)分的硅含量相當(dāng)多，鐵渣與鋼渣的主要區(qū)別是鐵含量不同。鐵渣中Fe2O3約為50%，而鋼渣中為26%。表1：鐵渣與鋼渣成分成分，重量%鐵渣鋼渣Na2O0.040.19MgO4.45.3Al2O33.77.7SiO21024P2O
4、50.570.22K2O0.010.45CaO2229TiO20.550.76Cr2O31.11.9MnO4.83.7Fe2O350262.2活性硅的特性眾所周知，鐵渣及鋼渣中的硅是非活性的二氧化硅，是不可溶解的。而活性硅是通過鐵鋼渣的加酸水解萃取的?；钚怨璧奶匦钥赏ㄟ^與未處理的爐渣及工業(yè)原硅酸的對比來鑒定。活性硅及原始爐渣的紅外光譜主要處于3700-3000cm-1及1700-850cm-1兩個頻率范圍。3700-3000cm-1的寬帶與約1640cm-1處的銳線分別代表H2O中O-H的延伸及彎曲振動。在1550-1350cm-1及1280-800cm-1低頻范圍顯現(xiàn)出不同的光譜特征，這兩個
5、低頻范圍分別對應(yīng)于C-O及Si-O的吸收帶。在加酸處理前的鐵渣及鋼渣光譜中可以觀察到1450cm-1處CO32-中C-O的延伸振動帶。在進(jìn)行加酸水解后，此振動帶消失。在鐵渣光譜上，可觀察到在1130cm-1處SiO2中Si-O的尖銳線，而此銳線與鋼渣光譜上1000cm-1處Ca-O的尖銳線有小部分重疊。用H4ClO4+HCl及H2SO4分別對鐵渣進(jìn)行水解后，Si-O的峰頻分別轉(zhuǎn)移到低頻1090cm-1及1064cm-1處，后者更符合工業(yè)原硅酸的光譜。Si-O峰頻的這種轉(zhuǎn)移是因硅成分從非活性到活性的化學(xué)轉(zhuǎn)化所致。984cm-1頻帶對應(yīng)于Si-O-H的延伸振動，表明工業(yè)原硅酸有此頻帶，鐵渣用H2S
6、O4處理后光譜上也有此頻帶，但用混合酸處理后并無此光譜頻帶。這可能是因?yàn)榛旌纤彷腿〉幕钚怨枋蔷酆闲螒B(tài)硅的緣故。同樣，鋼渣經(jīng)用H2SO4水解處理后，Si-O的吸收頻帶也會轉(zhuǎn)移到高頻1060cm-1。這與工業(yè)原硅酸的頻帶演變是一致的。此外，在處理過的鋼渣光譜上觀察到910cm-1附近的頻帶是一個尖銳線，而在處理過的鐵渣光譜上則是一個小寬帶。此頻帶可認(rèn)定是Si-O-Al及Si-O-Mg段的振動帶?；谶@些光譜頻帶特征可以證明，用H2SO4對鐵渣及鋼渣進(jìn)行水解有助于從中萃取活性硅，然而這種活性硅酸體系還含有Al和Mg。2.3、活性硅的溶解度采用ICP-OES法測定了從鐵渣及鋼渣中萃取的活性硅的溶解度，
7、并與未處理爐渣及工業(yè)原硅酸的溶解度進(jìn)行了對比，所得結(jié)果如表2所示。未用酸處理的鐵渣及鋼渣中的硅難溶于H2O，而工業(yè)原硅酸中的硅卻易溶于H2O，在含硅7.4%的工業(yè)原硅酸產(chǎn)品中可溶解5.4%的硅。鐵渣中原始硅含量為14%，從中可萃取5.6%的硅（萃取率為40%）；鋼渣中原始硅含量為11%，可萃取的硅量為3%（萃取率為27%）。為提高可溶性二氧化硅的可萃性，需進(jìn)一步優(yōu)化加酸水解的處理?xiàng)l件。測定了活性硅
