不锈钢酸洗废水经石灰中和沉淀技术处理所产生的酸洗污泥,对周围土壤及地表水环境的影响日益显现,现已被列为了我国《国家危险废物名录》中的有毒废弃物。不锈钢酸洗污泥因其成分复杂、含水率高、各种金属化合物含量波动范围大等原因难以实现资源化回收利用。不锈钢酸洗污泥如不经无毒化处理而随便堆放或者直接填埋,可能会对地下水、生态环境造成二次污染,特别是在外界环境的作用下有可能转化为毒性更强的有毒化合物,进而危及人类的健康和生存。不锈钢酸洗污泥中含有多种有价金属,其本身是一种廉价的可再生资源。因此,如何有效地实现不锈钢酸洗污泥的资源化综合利用,以缓解不锈钢酸洗污泥带来的环境污染问题,同时降低铬、镍等战略资源的对外依存度,是目前我国亟待解决的重要课题。鉴于此,本文提出了微波辐射深度脱水-煤基熔融还原工艺来资源化处理不锈钢酸洗污泥,得到了以下结论:（1）不锈钢酸洗污泥的电磁参数及微波场中的升温特性研究本文基于安捷伦矢量网络分析仪对不锈钢酸洗污泥的电磁参数进行了测量,结果表明:在微波频率2450 MHz、室温条件下不锈钢酸洗污泥的湿泥属于微波吸收体材料,且湿泥的吸波能力强于干泥。本文通过实验室改造的微波设备系统研究了不锈钢酸洗污泥微波场中的升温特性,研究表明:不锈钢酸洗污泥的干泥在微波场中先缓慢升温到达拐点温度后再开始快速升温,说明不锈钢酸洗污泥的干泥在高温条件下具有良好的吸波性能;不锈钢酸洗污泥的湿泥在微波场中先迅速升温至110℃左右后开始缓慢升温,直至水分蒸发完到达拐点温度后开始快速升温。不锈钢酸洗污泥微波场中的升温特性表明,可以采用微波加热技术对不锈钢酸洗污泥进行深度脱水处理。（2）不锈钢酸洗污泥微波辐射深度脱水实验研究本文通过实验室改造的微波设备考察了微波输出功率、污泥加载量、污泥厚度、污泥粒度对不锈钢酸洗污泥微波辐射脱水率的影响。结果表明:随着微波辐射时间的延长,酸洗污泥的脱水率逐渐增大;随着微波输出功率的增加,酸洗污泥达到100%脱水率所需时间逐渐减小;随着污泥加载量的增加,酸洗污泥达到100%脱水率所需时间逐渐增加;随着厚度的增加,酸洗污泥达到100%脱水率所需时间逐渐减小,当厚度超过20mm以后,再增加厚度对脱水速率的影响不大;粒度为3～6 mm的污泥达到100%脱水率所需时间最长,粒度为8～10mm的污泥达到100%脱水率所需时间最短,因此,在采用微波加热技术对不锈钢酸洗污泥进行深度脱水处理时,应尽量避免污泥的粒度为3～6 mm,控制污泥粒度为8～10 mm占大多数;酸洗污泥的脱水速率经历了加速脱水-恒速脱水-减速脱水过程。本文运用响应曲面法对不锈钢酸洗污泥微波辐射深度脱水工艺进行了优化,得到的最佳工艺参数为:微波辐射时间为350 s,微波输出功率为616 W,污泥加载量为65 g。在此最佳工艺条件下,酸洗污泥经微波辐射后其脱水率可达95.95%,此时泥中含水率仅为1.76%,满足了原料入矿热炉的要求,在最佳工艺条件下,酸洗污泥微波辐射深度脱水的能耗约为3.3170kJ/g,得到的模型为:Y=93.75+8.84X1+20.42X2-5.55X3-5.88X1X2+1.28X1X3+4.39X2X3-3.05X12-11.78X22+0.37X32式中X1为微波辐射时间、X2为微波输出功率、X3为污泥加载量、Y为响应值酸洗污泥的脱水率。不锈钢酸洗污泥微波辐射深度脱水动力学研究结果表明,Wang and Singh模型的R2值介于0.9755～0.9934更接近于1,且其χ2≤0.0458、RMSE≤0.00352,不锈钢酸洗污泥微波辐射深度脱水过程可以用Wang and Singh模型来进行解释;对不同功率密度m/P的水分比MR与时间t的关系进行拟合,得到了不锈钢酸洗污泥微波辐射深度脱水过程的活化能Ea为28.4234W/g,指前因子A0为1.3611×10-4。（3）不锈钢酸洗污泥煤基熔融还原实验研究不锈钢酸洗污泥、鲕状赤铁矿的煤基熔融还原热力学分析表明,标准状态下,在1673.15～1873.15 K的熔融还原温度区间,Fe2O3、Fe3O4、FeO、NiO、Cr2O3简单金属氧化物的碳热还原热力学条件均良好;复杂金属氧化物中可能生成2FeO·SiO2、2CaO·Fe2O3、CaO.Fe2O3、FeO.Cr2O3、NiO·Fe2O3、NiO·Cr2O3,不可能生成 FeO·SiO2,且生成的复杂金属氧化物的碳热还原热力学条件均良好;不锈钢酸洗污泥中的CaSO4可能被还原生成了 SO2或者CaS;鲕状赤铁矿中的磷灰石3CaO·P2O5不仅可以被C还原生成P2或[P],还可以与酸洗污泥中的CaF2发生反应生成稳定的3CaO.P2O5CaF2,且鲕状赤铁矿中的磷灰石3CaO·P2O5更容易与CaF2反应生成3CaO·P2O5.CaF2。本文就不锈钢酸洗污泥、鲕状赤铁矿的熔化性能进行了系统研究,结果表明:酸洗污泥的“变形温度”为1154℃,“熔化温度”为1207℃,“流淌温度”为1225℃;鲕状赤铁矿的“变形温度”为1044℃,“熔化温度”为1095℃,“流淌温度”为1126℃;随着碱度的增加,酸洗污泥、鲕状赤铁矿混合样的“流淌温度”逐渐升高,且混合样的“流淌温度”介于1148～1216℃之间。为了最大限度的回收不锈钢酸洗污泥中的铁、铬、镍等有价金属,而又尽可能的降低铁合金中有害元素硫、磷的含量,综合考虑经济成本等因素,不锈钢酸洗污泥、鲕状赤铁矿的煤基熔融还原最佳工艺参数选取为:碱度1.5,还原温度1550℃,还原时间90 min,C/O物质的量比2.0。在此最佳还原工艺参数条件下,铁、铬、镍的回收率分别为98.91%、98.46%、99.44%;获得的铁合金中全铁含量为74.85%,铬含量为13.61%,镍含量为2.13%,硫含量为0.032%,磷含量为0.3%,可作为生产抗磨白口铸铁的原料;产生的渣可作为生产水泥的原料。磷灰石的熔融还原动力学研究表明,磷灰石的熔融还原反应为一级反应,表观活化能Ea为69.39 kJ/mol,指前因子A0为1.3951。