不同处理工艺的钢渣理化性质和应用途径对比分析

分析了热泼渣、热闷渣、风淬渣及滚筒渣四种转炉钢渣的物相组成、显微结构、化学组成、活性、稳定性等理化性质特点,并根据性质特点分析了四种渣的应用途径。结果表明:不同处理工艺的钢渣由于冷却方式和条件的不同,理化性质上呈现不同特点,决定了其利用方式的差异性。     

不同稳定化处理转炉钢渣中磷元素的分布

以钢渣除磷为目标，通过对化学成分、矿物相形貌及相成分分析，研究了3种不同稳定化处理工艺所得转炉钢渣中磷元素的分布情况。结果表明：钢渣中的磷元素主要分布于硅酸二钙和磷酸三钙形成的固溶体相中，剩余少量受钢渣碱度或冷却速度等因素影响而未进入硅酸二钙-磷酸三钙固溶体中的磷元素存在于硅酸三钙或冷凝渣相中。应设法利用钢渣中磷元素的这种分布规律分离出钢渣中的含磷相，使钢渣得以返回冶金流程循环利用，而分离出来的部分则可以考虑用作生产钙硅磷肥的原料。     

应用水淬法处理韶钢120t转炉钢渣

介绍了采用水淬法处理韶钢120t转炉钢渣的流程、主要设备、优缺点和应用情况,并提出了现有钢渣处理工艺的不足及改进方法.     

钢渣利用及稳定化技术研究进展

钢渣是炼钢过程的副产物,我国目前年产量接近1亿t,但综合资源利用率较低。简述了钢渣的产生特点,综述了其资源化利用和稳定化研究现状。钢渣组成中含有较多的游离氧化钙,导致钢渣在利用过程中体积膨胀,稳定性较差,建材化利用是消纳钢渣的重要途径,但需要解决钢渣稳定性差的问题,高温热闷技术具有钢渣稳定性效果好、处理时间短的优势,是目前应用较多的稳定化技术,也是解决钢渣利用率低的重要途径。      

高活性高安定性钢渣制备的研究

转炉钢渣的化学组成跟水泥相似,但是由于钢渣的胶凝活性低,安定性差,使其不能像水泥一样充分利用到建筑材料中去,因此本文将生石灰、粉煤灰、矿渣作为调质组分加入到钢渣中对其进行重构,得到重构钢渣。研究表明:试验中的重构钢渣的胶凝活性都比原钢渣高,并且随着煅烧温度的升高,重构钢渣中生成的胶凝活性矿物逐渐增多,重构温度为1400℃时得到的钢渣的胶凝活性较高;水淬可以使重构钢渣中分解出来的f-CaO、f-MgO迅速包裹到玻璃体中,提高钢渣的安定性;其中在煅烧温度为1400℃,冷却制度为水淬,生石灰掺量为10%,粉煤灰含量为8%,唐钢钢渣为82%时重构钢渣的胶凝活性最好。     

钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态EPMA分析

高磷钢渣中磷的存在状态非常复杂,导致其作为混凝土掺合料时对水泥的水化过程和水化产物的影响都较为复杂。主要利用电子探针X射线显微分析仪(EPMA)对钢渣尾泥和电炉渣中磷的赋存状态进行了深入研究,为钢渣尾泥和电炉渣在建筑胶凝材料中的大掺量利用及其中磷元素的有效控制提供理论指导。研究表明:钢渣尾泥和电炉渣的主要矿物组成为硅酸二钙(Ca_2SiO_4)、硅酸三钙(Ca_3SiO_5)、氢氧化钙(Ca(OH)_2)、方解石(CaCO_3)、氧化亚铁(FeO)和RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体),钢渣尾泥中还含有水化硅酸钙(C-S-H凝胶);钢渣尾泥和电炉渣中P_2O_5的含量分别为1.741%和1.834%;钢渣尾泥和电炉渣中磷主要以固溶体的形式富集于硅酸二钙(Ca_2SiO_4)和硅酸三钙(Ca_3SiO_5)等硅酸盐物相中,P_2O_5的含量为3.195%~7.513%。     

钢渣中非稳定性物质微观结构和性能的研究现状与展望

钢渣中f-CaO、f-MgO和RO相等非稳定性物质是影响其安定性的主要物质,限制了钢渣大规模资源化利用。直接法研究表明：在中、高碱度钢渣中存在大量的大尺寸球形呈聚集分布的f-CaO,降低碱度和气淬、热焖等处理方式可降低f-CaO含量和颗粒尺寸;化学合成CaO法研究表明,Fe和Mn离子掺杂会使f-CaO致密度升高,晶粒尺寸减小,其中Mn²⁺对晶粒尺寸减小作用更强。进一步论述了钢渣中f-CaO水化特性、钢渣体积膨胀率,以及f-CaO水化膨胀的相应数学模型和钢渣集料体积膨胀演化模型,压蒸粉化率与单粒径钢渣膨胀力的相互关系等进展。之后,综述了钢渣中f-MgO和RO相微观结构和水化特性,结果表明：钢渣碱度增加可促进方镁石形成,有利于MnO固溶到MgO-FeO固溶体;RO相水化活性与碱度、KM=nMgO/n(FeO+MnO)直接相关,钢渣中RO相并非稳定,当KM≥1时可能造成稳定性破坏。最后,指出了今后的研究方向：在不同钢渣碱度、处理工艺、陈化时间、水化程度等因素下,非稳定性物质在钢渣中水化反应速度、离子传输过程、显微结构层面力的传导机制;钢渣中活性矿物水化产物离子对非稳定性物质水化过程影响及其与钢渣膨胀特性、长期稳定性的关系;钢渣稳定性的判定标准、评价方法与其长期稳定性的关系。     

微波处理转炉钢渣回收铁的试验研究

在氮气保护气氛下利用微波加热对转炉钢渣的碳热还原行为进行了研究。结果表明;铁收得率随钢渣粒度、还原温度、碳当量、保温时间的增加而升高。在2倍碳当量、粒度0.15 mm、还原温度为1 400 ℃下保温45 min, 铁收得率最高可达93.6%, SEM/EDS分析显示此条件下所得渣块无Fe存在。该试验为转炉钢渣中铁的回收提供了依据。     

转炉钢渣在农业生产中的再利用

对转炉钢渣的理化特性进行了简要的介绍,详细论述了其在农业生产上的资源化再利用技术以及施用转炉钢渣肥料后对土壤环境的影响。转炉钢渣应用于农业生产可以使其含有的有益元素得到充分利用,不会对农产品及土壤环境造成危害,而且通过在转炉钢渣中加入添加剂合成新型农业肥料可以有效地提高转炉钢渣肥料的附加值,更好地满足农业生产的高产和优质的需求。     

稀土尾矿配料煅烧硅酸盐水泥熟料的实验研究

针对稀土尾矿堆存量大、难以利用的问题,提出将其用于配烧硅酸盐水泥熟料的利用技术路线.通过同步热分析和易烧性实验研究稀土尾矿对水泥熟料烧制的影响,根据XRD、SEM和物理性能检测研究水泥熟料的物相组成、微观形貌和技术指标.结果 显示,稀土尾矿具有促进碳酸钙分解和降低水泥熟料矿物形成温度的作用;煅烧温度为1400℃时稀土尾矿配烧的水泥熟料游离氧化钙含量低,主要矿物为硅酸三钙、β-硅酸二钙和铁铝酸四钙,与典型硅酸盐水泥熟料组成和结构特征一致,而且主要物理性能符合GB/T 21372-2008规定的技术指标要求,表明稀土尾矿可以作为原料制备硅酸盐水泥熟料.     

硅钙渣复合地聚物水化机理研究

为实现硅钙渣、粉煤灰及矿渣三种固废的协同利用,本文通过开展不同粉煤灰、矿渣比(灰渣比)下的硅钙渣复合地聚物制备实验,对硅钙渣复合地聚物的水化机理进行了研究。结果表明,硅钙渣复合地聚物是由β-硅酸二钙自身水化和碱激发水化共同形成的一种以C—S—H和C(N)—A—S—H为主的二元复合胶凝材料;相较于晶相矿物,玻璃相矿物更易发生碱激发水化反应,导致灰渣比在0.5以上时7 d水化物中残存大量未反应的莫来石,但随养护时间的延长莫来石会继续进行水化,并在28 d时生成蠕虫状四方钠沸石和条状贝德石。同时在灰渣比为1.0时,硅钙渣地聚物微观形貌最均匀致密,28 d抗压强度最高,达到37.9 MPa,说明此时能够发挥出粉煤灰、矿渣、硅钙渣之间最佳的协同效应。     

铜冶炼渣湿法处理技术研究进展

铜渣中含有铜、铁、锌和银等多种有价金属,作为一种重要的二次资源,其回收利用工艺一直是研究的热点及难点。根据国内外铜渣回收利用文献,简述了火法铜冶炼过程中所产生铜渣的物相组成,从直接浸出、间接浸出、微生物浸出三个方面详细综述了湿法工艺处理铜冶炼渣的最新研究进展及优缺点,指出了现阶段湿法浸出铜冶炼渣存在的问题,对铜冶炼渣湿法工艺研究进行了展望。      

Calcium leaching from waste steelmaking slag: Significance of leachate chemistry and effects on slag grain mineralogy

Accelerated carbonation of alkaline wastes such as steelmaking slag offers the potential to combine waste valorisation with climate change mitigation by utilising carbon dioxide (CO₂). One method of achieving this is through an indirect carbonation process to produce a marketable precipitated calcium carbonate (PCC), using ammonium salts to selectively extract calcium from steelmaking slag. Two unaddressed design parameters for a slag based plant differing from that of a traditional PCC plant are the effect of mineralogy on extraction efficiency when using a multicomponent, heterogeneous feed such as slag and the challenges raised by the resulting leachate chemistry. This paper presents petrographic textural observations on the effect of calcium leaching via ammonium chloride on individual grains of dicalcium silicate in three different widely unutilised steelmaking slags. These observations are then interpreted in conjunction with measured changes in solution leachate chemistry. The results indicate that although silica enriched regions form at the reaction front, the reaction continues into the core of the particle due to fracture propagation caused by volume reduction as calcium is extracted. Co-leaching of sulfur alongside calcium and the formation of precipitate in the leachate highlights potential engineering challenges when the process is scaled up due to fouling of process equipment. The main mineral phases in all untreated slags were found to be calcium silicates, predominantly dicalcium silicate (Ca₂SiO₄). This was followed by a complex mixture of calcium/magnesium-wustite (CaFeMnMg)O type phases and srebrodolskite (Ca₂Fe₂O₅(Ti, V)). Results indicate that calcium silicate is the more reactive component of BOS slag, while lime bound as (CaFeMnMg)O is most reactive in HMD and SS slags. Selectivity of the ammonium chloride solvent was high at 95–97% and efficiency of calcium extraction ranged between 25% and 39%.     

底吹铜熔炼渣中金银赋存状态及回收率提高探讨

某铜冶炼厂氧气底吹熔炼渣中金品位为0.11g/t，渣中金损失较多，生产上采用浮选法贫化熔炼渣回收金银，金回收率为57.08%，银回收率为65.23%，回收率较低。本文用扫描电镜探究底吹铜熔炼渣中主要组成物的形貌，确定熔炼渣主要矿物成分有冰铜、磁铁矿、铁橄榄石和玻璃体相。通过采用MLA仪器和选择性溶解方法对熔炼渣中金、银的赋存状态进行了研究。结果表明，偶见金属银与金属铜紧密连晶分布于硫化亚铜中；渣中硫化物包裹金占64.71%，硅酸盐包裹金占29.41%，裸露金占5.88%。底吹铜熔炼渣缓冷磨浮流程中被硅酸盐包裹的约30%的金很难回收，这是导致熔炼渣中金回收率低的主要原因。建议在熔炼过程中提高熔炼渣与锍充分接触碰撞的几率，使熔锍尽可能捕集到硅酸盐熔渣里的金银，从而降低熔炼渣中金银含量；在磨浮回收金银时，提高磨矿细度，使被硅酸盐包裹的金颗粒单体解离。     

镍铁冶炼高温炉渣制备造纸用无机纤维

以缅甸达贡山红土镍矿为矿石原料,利用其冶炼时产生的高温炉渣制备造纸用无机矿物纤维,试验结果表明,在冶炼时添加的石灰量为矿石质量的10%,制纤时炉渣温度为1 500~1 600 ℃、离心成纤机转鼓表面线速度为10 835 m/min、高温炉渣流量为2 800 kg/h条件下,高温炉渣成纤率可达75.30%~75.38%。用制得的无机矿物纤维代替部分植物纤维试制瓦楞芯纸和箱板纸,结果表明,两种纸品中无机矿物纤维最大使用量分别可达35%和40%（按无机矿物纤维与植物纤维的质量比计）。研究成果为镍铁冶炼渣的高效利用提供了新途径     

基于多元非线性回归优化制备碱钢渣胶凝材料

以钢渣作为研究对象，采用水玻璃、氢氧化钠与氢氧化钙三元复合活化剂，制备碱钢渣胶凝材料。基于均匀设计和多元非线性回归法研究了各因素对碱钢渣胶凝材料力学性能的影响。结果表明，各因素对性能影响的主次顺序为：3 d时钢渣用量＞氢氧化钠用量＞水玻璃用量＞氢氧化钙用量，7 d时钢渣用量＞水玻璃用量＞氢氧化钠用量＞氢氧化钙用量，28 d时钢渣用量＞水玻璃用量＞氢氧化钙用量＞氢氧化钠用量；28 d碱钢渣胶凝材料的优化制备方案为：钢渣用量为225 g，水玻璃用量为22.5 g，氢氧化钠用量为9.0 g，氢氧化钙用量为13.2 g；优化制备模型选择正确，其相对误差仅为2.19%。