【摘 要】
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钢渣是炼钢工艺过程中产生的工业固体废弃物,如何充分利用钢渣资源,对促进钢铁企业的可持续发展具有重大的意义。将钢渣应用于制备钢渣透水砖和对废水含重金属离子的吸附,是将钢渣资源化利用的一条有效途径。本文以钢渣为原料,研究其原始状态和改性处理后物化性能,并利用其制备出高抗压强度和高透水系数钢渣透水砖,系统探究了钢渣掺量、钢渣粒径、骨胶比、成型工艺和成型压力等对透水砖透水系数和抗压强度的影响规律,分析其产
【基金项目】
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江苏省研究生创新计划； 江苏省博士后科研资助计划项目（2021K183B）； 江苏沙钢集团有限公司；
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钢渣是炼钢工艺过程中产生的工业固体废弃物,如何充分利用钢渣资源,对促进钢铁企业的可持续发展具有重大的意义。将钢渣应用于制备钢渣透水砖和对废水含重金属离子的吸附,是将钢渣资源化利用的一条有效途径。本文以钢渣为原料,研究其原始状态和改性处理后物化性能,并利用其制备出高抗压强度和高透水系数钢渣透水砖,系统探究了钢渣掺量、钢渣粒径、骨胶比、成型工艺和成型压力等对透水砖透水系数和抗压强度的影响规律,分析其产生不同影响的主要原因。以钢渣为吸附剂原料,研究其对重金属Cu2+、Hg2+离子的吸附性能。考察钢渣加入量、吸附时间、Cu2+、Hg2+离子初始浓度和反应温度等对吸附性能的影响;并对其进行动力学和等温吸附模型分析,通过分析计算得出合适的拟合模型方程,剖析其吸附机理。将钢渣进行高温和添加剂改性,并用其吸附重金属Cr6+离子,探究各因素对Cr6+离子吸附效果的影响。取得的研究成果如下:（1）研究钢渣掺量、钢渣粒径、骨胶比、成型压力、表观气孔率等对透水砖透水系数、抗压强度的影响规律,分析透水砖透水系数与抗压强度之间的相互关系。结果表明:钢渣掺量、骨胶比及钢渣粒径对钢渣透水砖的抗压强度和透水性能影响显著。钢渣粒径为3～5mm时性能较好,透水砖透水系数、抗压强度分别为4.4×10-2cm/s、51.66MPa。对静压成型、振动成型制成的透水砖的性能进行对比分析,发现振动成型制备的透水砖的力学性能和透水性能更优。（2）显气孔率直接影响透水系数,高显气孔率含有较多的孔,更有利于水流的通过,但高显气孔率会导致抗压、抗折强度下降。钢渣透水砖透水系数与抗压强度存在负线性相关性。（3）通过钢渣吸附Cu2+、Hg2+的实验研究,得出钢渣能够很好的吸附废水中的Cu2+、Hg2+,去除率均可达到90%以上。通过吸附动力学分析可知,钢渣对Cu2+、Hg2+的吸附过程均符合伪一级动力学方程,说明钢渣对Cu2+、Hg2+的吸附速率受扩散的影响较大;钢渣对Cu2+的吸附高度拟合Freundlich吸附等温方程,而钢渣对Hg2+的吸附更符合Langmuir吸附等温方程,说明两种离子的吸附过程不同,Cu2+属于复杂表面吸附,Hg2+属于单分子层吸附。（4）钢渣进行高温和添加剂改性,改性后脱硫渣的孔径孔隙变大,孔隙度更大的吸附材料所具有的吸附力更强,用其吸附重金属Cr6+离子,探究各因素对Cr6+离子吸附效果的影响。结果表明改性后钢渣对Cr6+废水的吸附效果较好,吸附率可达到85%。
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