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目前,转炉钢渣的利用仍局限在部分返回冶金工序,以及制备水泥和建材等低附加值领域,然而,成分的复杂性使其在这些低附加值领域的应用也受到限制。近年来,以钢渣中金属组分的高附加值材料化,打破其大宗量利用的瓶颈,成为该领域的研究热点。然而,已有研究多关注转炉钢渣中铁的回收,而对其中多种金属的同时材料化的研究少有涉及。本课题以钢渣为原料,分别制备多元掺杂铁酸镁和Mg?Fe类水滑石材料,并对所得材料在处理废水中有机污染物方面的催化、吸附性能进行初步实验研究,由此探索转炉钢渣中Fe、Mg以及多种微量有价元素协同材料化的可行性,丰富钢渣中多种有价元素直接材料化利用的基础理论和新方法。以湿化学方法,将转炉钢渣中的Fe、Mg以及多种微量有价金属直接材料化,成功制备出磁性催化材料多元掺杂铁酸镁MxMg1-xFe2O4和层状吸附材料Mg?Fe类水滑石,详细探讨了制备过程中的相关影响因素和控制方法,产物MxMg1-xFe2O4的磁学、催化性能,以及Mg?Fe类水滑石的吸附性能。通过降解铬蓝K的实验,对钢渣制备的多元掺杂MxMg1-xFe2O4的催化活性进行了表征,并优化了整个催化降解过程的影响因素;通过吸附铬蓝K的实验,对Mg?Fe类水滑石材料的吸附性能进行了表征。结果表明:所制备的多元掺杂铁酸镁不仅对废水中的有机物具有较好的催化降解能力(20min降解率达98%以上),而且因其具有一定的磁性(饱和磁化强度达17.483emu/g),便于回收活化并反复使用;转炉钢渣制备的Mg?Fe类水滑石对铬蓝K的吸附率可达50%以上。制备过程的主要工艺步骤包括酸解、沉淀和焙烧。酸解步骤的主要工艺条件为酸解温度65℃、硫酸浓度1.5mol/L。沉淀反应体系的pH值是影响钢渣中元素选择性的主要因素,对于多元掺杂铁酸镁,pH=10可得到纯相的多元掺杂铁酸镁,pH过高或过低均导致杂相生成;对于制备Mg?Fe类水滑石,pH与补加镁的量有密切关系,补加五水硫酸镁占钢渣质量80%时,pH=9~11为宜。焙烧温度大于900℃可得到结晶完好的单相铁酸镁;制备Mg?Fe类水滑石则无需焙烧。钢渣材料化过程中的主要副产物为纯度较高的硫酸钙和含硫酸废水,硫酸钙可应用于建材等多个领域,含硫酸废水可循环用于酸解钢渣工序或制备硫酸铵肥料。本课题的研究结果,为转炉钢渣的高附加值利用提供理论和实验依据,也为尖晶石铁酸镁和Mg?Fe类水滑石的制备,提供了一种低成本、可持续的思路,其一般性的制备原理也适用于其他固体废弃物的高附加值材料化利用。