冷却调控与自包裹尖晶石析出对含铬不锈钢渣的高效解毒研究

本文推荐：本研究通过控温冷却（1500～1000°C）及不同冷却方式（水淬、空冷、炉冷）优化不锈钢渣（AOD slag）中铬（Cr）的固定化，揭示自包裹尖晶石（spinel#1/spinel#2）异质结构的形成机制，实现Cr浸出浓度最低至3.00 mg/L（符合固废标准）。该技术为含铬危废（Cr6+）资源化提供绿色解决方案，推动钢铁行业循环经济发展。

　　

Highlight

本研究通过控温冷却与自包裹尖晶石（spinel）析出技术，实现含铬不锈钢渣的高效解毒。

矿物学分析与热力学预测

图1(b)显示不锈钢渣的矿物相组成，主要为镁硅钙石（merwinite, Ca₃MgSi₂O₈）、黄长石（melilite, Ca₂(Mg,Fe,Al)(Al,Fe,Si)₂O₇）、硅酸二钙（C₂S）及尖晶石（(Mg,Fe,Mn)(Al,Cr,Fe)₂O₄）。EDS分析表明，渣中基质为玻璃相，析出相与XRD结果一致，呈现不规则镁硅钙石、黄长石及包裹Cr的尖晶石异质结构。

结论

(1) 控冷过程中，尖晶石#1优先析出并被后期形成的尖晶石#2包裹，形成稳定异质结构，显著提升Cr固定化能力；

(2) 1300°C水淬时，渣中尖晶石Cr富集度最高，总Cr浸出浓度仅3.00 mg/L，满足普通固废标准；

(3) 工业级空冷结合渣改性技术，为含铬固废高值化利用提供经济可行路径。

CRediT作者贡献声明

王占军：审阅与监督；刘家璇：数据分析与概念设计；魏一博：方法与数据整理；曹世元：原稿撰写与软件分析；杜传明：基金支持与资源协调。

利益冲突声明

作者声明无已知竞争性财务或个人关系影响本研究。

致谢

感谢国家自然科学基金（52474433）和中央高校基本科研业务费（N25YJS003）的支持。