利用化学相转移法对不锈钢冶炼渣中铬元素不同价态与含量的化学物相分析的机理研究

不锈钢冶炼过程铬的高效回收与利用，含铬钢渣的利用及对环境的影响是钢铁冶金与环境研究的重要任务之一。本研究在物理化学理论和方法的基础上，从化学物相分析的角度，建立了不同价态铬元素的相转移逐一价态的分离分析新方法。并将该方法应用在不同种类的含铬钢渣的0价、+2价、+3价、+6价铬元素的分离分析中，准确测定不同价态铬元素含量。为冶金高效回收铬资源，为可能的铬污染评估提供了试验依据和技术基础；具有较大的经济和社会价值。

利用光学显微镜及扫描电镜等手段，研究了国内南方和北方地区（宝钢和太钢）不锈钢电炉冶炼渣中铬元素存在的相态并进行了定性分析，得出电炉渣的主要含铬相的组分为合金相（零价铬）、铬铁矿-铁硅酸盐相（三价铬）、硅酸盐相（主要为玻璃相，二价铬为主要存在载体）。从而推断出铬元素各价态的存在主体，即六价铬存在于表面，由堆积过程中低价态铬氧化而来；三价铬存在于铬铁矿中，为结晶完好的晶体，并运用XRD进行了进一步证明；零价铬为铬铁合金，同样用XRD手段得到了证明；而本身不稳定即处于亚稳态的二价铬则存在于玻璃相中，由于玻璃相本身的包裹而与外界隔绝，从而得以存在。.利用ICP的化学分析半定量确定了目标元素铬的大体含量。用化学分析手段确定了铬元素准确含量及相关元素的准确含量。在此基础上，利用碳酸钠-氢氧化钠对六价铬进行了浸出分离并测定，通过浸出温度、浸出时间、浸出试剂浓度等对比实验，找到了六价铬的最佳浸出条件。利用草酸为浸出剂，对零价铬进行浸出。通过条件对比实验，得出零价铬的浸出最佳条件为草酸加热回流一定时间即可；运用HCI-NH4Cl-FeCl3前处理联合V2+HCl物相转移法对二价铬进行分离测定，最后运用碱熔法对三价铬进行分离分析测定。从而得到了一种适用于不锈钢冶金电炉渣中不同价态铬分离测试分析定量的化学物相分析新方法，并用冶金物理化学热力学活度计算结果从机理上证明了测试结果的准确性。.按要求全部完成了本基金研究内容。各价态铬分离分析方法的完成，为冶金物理化学中的热力学活度计算提供了必要数据，同时也为各价态铬对环境的污染及人体的毒害程度提供了直接的分析手段和判定方法。对人造渣堆积过程铬元素的价态变迁具有重要参考价值，对环境的污染治理与防御具有重大意义。.同时，研究了另外的两种化学物相分析方法，通过这两种方法进一步证明了上述研究方法的正确性，探索出不同的铬价态铬的化学物相分析方法。对堆积渣按时间进行了模拟环境污染实验，追踪了两种不同渣堆积过程中铬元素的迁徙及对环境的影响。堆积过程中的污染扩散现象在近两年半的时间中有一定扩散但并不明显。该研究为今后铬对环境的污染及对植物的毒害积累了基础的数据及相关的条件，具有重大的现实意义。