冶金二次资源高附加值精细化利用的基础理论和应用技术研究

宗旨：利用冶金渣、冶金尘泥、废弃耐火材料制备高附加值的精细化工产品，并由此系统研究多元复杂硅酸盐体系反应过程，获得目标组分、不同杂质组分走向控制的一般科学原理与方法。

特色：以“以废治废”的原则，依据钢铁企业排放废弃物的不同物性，合理分类利用，制备精细化工产品和功能材料，同时实现冶金废弃物高附加值利用与全组分利用。

本方向在冶金固废全组分利用的新思想下，开展冶金固废综合、循环和高附加值利用的研究。主要包括以下两个子方向：

1. 转炉渣全组分综合利用的研究

学术概念：提出“分步分离、分部利用”的学术概念。对于某一确定的多元冶金固废体系（典型如转炉渣），通过化学位设计与控制，促使处于弥散分布的各组分按设计定向转移、实现结构调整，合理分布，然后再按需求分步骤分离。分离后各部分资源特性明显，可以依据其特性，分不同部分合理利用。

主要研究内容：基于“分步分离，分部利用”的学术思路，通过对难处理转炉渣的大宗量、循环与生态化高效利用问题的研究，探索对多元复杂体系中各组分进行合理分布及控制的一般原理、方法，开发多元、复杂难处理冶金固废分步利用、全组分利用、循环利用的共性技术，为科学合理利用转炉渣乃至一般难处理冶金固废奠定研究基础，并丰富“绿色与生态冶金”的理论体系。

主要成果：近5年来，实验室在该方向研究中取得了许多有自主知识产权的创新性成果。建立了转炉钢渣全组分生态化高效利用、再生与循环利用模式；通过对项目的进一步延伸与拓展，相继进行了转炉渣中磷的富集与分离研究，为转炉渣在企业内大宗量循环利用开拓了空间。并与宝钢、马钢合作取得了系列技术与理论成果。该方向关于钢渣磷分布与富集规律的研究论文获2007年中国科协优秀论文奖。

2. 冶金固废高附加值材料化利用的应用技术与基础研究

　学术概念：提出“功能性选择，材料化利用”的固废高附加值利用的学术概念。冶金固废的表象是“成分杂、垃圾特性明显”，但是，其中各组分皆有其利用价值，更有多种稀贵金属元素。依据各组分的不同功能，通过合理的物理化学条件控制，可以选择性地回收其中的一种或若干种组分，用以制备不同用途的精细化工材料或功能材料，实现冶金固废材料化高附加值利用。

主要研究内容：针对各种冶金渣的特性（如：高炉渣中含有大量硅、钙、铝有价组分，钢渣中含有大量铁和一定量的磷、锰、钒、铬等有价组分），将冶金渣生态化高效利用和新材料制备的基础理论及技术进行交叉融合，对冶金固废进行高附加值利用研究，包括利用冶金渣制备精细化工产品、功能材料等。

（1）利用高炉渣开发水合二氧化硅（白炭黑），同时得到副产品工业石膏的工艺，并获得发明专利，目前已经开发成功高炉渣制备白炭黑和纳米白炭黑的技术。该技术已完成了工业化试验，并成功转化，获得国家科技部中小企业创新基金支持。