我国不锈钢行业生产过程中产生了大量含铬废渣,造成了严重的污染问题,引起了社会各界的高度重视。在《巴黎协定》与钢铁工业清洁化转型的双重压力下,低成本、大规模、资源化处理冶金废弃物新工艺的研究开发显得尤为重要。通过对不锈钢渣成分分析和无害化处理工艺研究发现,采用熔融改质工艺可实现铬在稳定相中的高效富集,且渣中含有的大量钙镁易浸取相在二氧化碳矿化封存方面具有极大的应用潜力。此外,酸洗废液酸性较强、处理困难,将其作为母液用于不锈钢渣钙镁离子选择性浸取,可大幅降低工艺成本,促进多种废弃物的相互消解。本课题兼顾不锈钢渣中铬元素稳定化控制与渣中钙镁元素的高效提取,研究了熔渣中典型物相的析出特性与目标物相的结晶行为,通过优化改质工艺促进了铬元素在稳定物相中的高效富集与钙镁易浸出相的强化结晶。在此基础上,对改质渣进行了酸溶浸出,研究了酸性体系下钙镁元素的释放行为与含铬物相的稳定性,结合二氧化碳矿化封存技术,制备了具有工业应用价值的碳酸盐产品,同时实现了不锈钢渣的无害化处理与资源化利用。本研究主要得到以下结论:(1)研究了不锈钢渣典型物相在典型溶液体系中的稳定性。在中性和酸性溶液体系中,硅酸二钙相、蔷薇辉石相与RO相为易浸出相,镁黄长石相为较易浸出相,玻璃相、钙铝黄长石相和尖晶石相为难浸出相,为不锈钢渣中铬稳定化与钙镁元素的高效提取提供了理论依据。(2)研究了渣中氧化锰含量变化对不锈钢渣中铬元素富存状态的影响。渣中氧化锰含量的适量提升,有效的降低了铬元素在蔷薇辉石相、硅酸二钙相和RO相中的含量,促进了铬元素向尖晶石相中的富集,实现了不锈钢渣中铬的稳定化控制。氧化锰含量过高会造成渣中RO相比例增加,不利于铬稳定化。当渣中氧化锰质量分数达到8%时,RO相中检测到少量的铬元素。(3)研究了不锈钢渣典型物相析出特性及其强化结晶方法。适量氧化锰改质剂的加入,能抑制不锈钢渣中钙铝黄长石相与玻璃相的析出,促进蔷薇辉石相的结晶,显著提高钙镁元素在蔷薇辉石相与硅酸二钙相的富集度,有利于钙镁元素的酸基浸取。(4)研究了浸取条件对不锈钢渣离子释放行为的影响规律。利用硝酸基溶液处理改质渣过程中,常温、高酸度、长时间有利于不锈钢渣中钙镁元素的充分浸出与不锈钢渣减量化。反应温度、溶液pH值和反应时间两两之间的协同作用对钙离子和镁离子浸出效果无显著作用,溶液pH值与反应时间的协同作用与质量变化率呈正相关。建立了钙镁离子浸出率与渣量变化预测模型,并验证了其准确性。(5)探究了不锈钢渣资源综合利用新工艺的应用潜力。在熔融改质与酸基浸出的成果上,基于二氧化碳矿化封存方法,成功的制备了高纯度轻质碳酸钙,主要晶型为方解石与球霞石,证明了不锈钢渣熔融改质—酸基浸出—碳酸化固定资源综合利用工艺在铬元素稳定化控制与钙镁元素资源化利用方面的可行性。