风冷高炉渣与水淬高炉渣的水化性能研究

分析了风冷高炉渣和水淬高炉渣的矿物组成和玻璃体含量。在此基础上,对比研究了风冷高炉渣复合体系水泥和水淬高炉渣复合体系水泥的净浆强度、水化产物的矿物相组成和微观形貌。结果表明,风冷高炉渣的主要组成为玻璃体和α'L-C2S,玻璃体含量为83.34%;水淬高炉渣的主要组成为玻璃体,玻璃体含量为96.79%。水化28d时,风冷高炉渣复合体系水泥与水淬高炉渣复合体系水泥相比,净浆抗压强度接近,水化产物的主要矿物相组成无明显差别。     

自然冷却含钛高炉渣中钛的提取与分离

对自然冷却含钛高炉渣中钛的提取与分离进行了研究,提出了钛的两段富集路线,即先用盐酸浸出含钛高炉渣,初步分离钛、硅与其他可溶性杂质;所得酸浸渣再作高温热处理结晶分离硅与钛. 研究结果表明,盐酸浸出可获得含TiO2约33%, SiO2约36%的一次浸渣,TiO2主要来自钛液水解生成的偏钛酸(H2TiO3)与原渣中未反应的钙钛矿(CaTiO3). 热处理过程中偏钛酸中的TiO2被还原为Ti3O5并从熔体中结晶析出,Ti3O5含量约85%,平均粒径为20 mm. 添加少量锐钛型TiO2可使Ti3O5的晶体尺寸增大,平均粒径达36 mm,因此可以通过重选的方法分离Ti3O5相与富含硅物相. 计算出钛的理论收率约为39%.     

碳热法还原攀钢高钛高炉渣工艺研究

为了达到使攀钢高炉渣中钛氧化物富集的目的,从而综合有效利用攀钢高炉渣,将含钛高炉渣配加焦粉或者石墨在不同温度下进行烧成。研究了反应温度、还原剂类型及助熔剂铁粉对反应产物富集情况的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对反应后试样的物相组成和显微结构进行了观察和分析。结果表明:该工艺可以使渣中的钛元素以TiN的形式富集;相对于石墨来说,用焦粉做还原剂更有利于渣中钛元素的富集和TiN晶粒的生长;助熔剂铁粉的加入使得反应生成的TiN晶粒更加容易富集,且生成的TiN晶粒以包围状分布在圆形Fe的周围,温度的升高使得该现象更加明显。     

温度对煤矸石还原钢渣铁氧化物制备的水淬渣活性的影响

钢渣中的铁氧化物是影响钢渣粉活性的因素之一。为改善钢渣粉水化活性,实现钢渣和煤矸石协同处置,利用煤矸石中残碳还原和分离出钢渣中的铁,研究了不同温度下煤矸石与钢渣制备的水淬残渣的物相变化以及水化活性。结果表明：提高还原温度,可以显著提高铁的回收率,最高可达94%。还原温度低于1 450℃时,水淬残渣中的矿物相主要为钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石。随着温度分别升高到1 450℃和1 500℃,钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石相消失。此时,水淬残渣主要由玻璃相组成。还原温度升高导致水淬残渣中玻璃相含量增多,胶凝活性增强,掺加高还原温度水淬渣的水泥水化反应累计放热量更大。     

电解锰渣的理化特性与物相转变研究

电解锰渣是电解锰过程中产生的酸性固体滤渣,含有大量有害物质,会引发了严重的水土和环境污染。采用粒度仪、XRF、XRD、DSC-DTG/TG和SEM等,本实验测试了锰渣的理化特性、化学成分、矿物组成、物相转变和组织形貌。结果发现,锰渣颗粒细小,形貌不规则,含水率高。锰渣主要由石英(SiO_2)和石膏(CaSO_4·2H_2O)组成,其化学成分主要为SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO、Fe_2O_3和残留MnO等氧化物。加热时,锰渣脱水和气体排放严重,其中的二水硫酸钙发生物相转变以及分解为SO_3气体,造成二次污染,在1091.7℃时,锰渣则完全熔化成玻璃相。     

反射炉炼铜渣回收铜技术探索

在铜熔炼反射炉渣中铜铁赋存状态分析基础上,采用常规选矿和火法贫化工艺对反射炉水淬渣进行回收铜技术探索.研究结果表明,水淬渣含1.06%铜和36.41%铁,铜、铁、硅矿物紧密共生,相互交织,铜矿物的结晶粒度多数低于5 μm,在Na2S用量800 g/t、混合捕收剂用量240 g/t、浮选时间6 min、磨矿细度95%为-0.074 mm矿浆浓度30%的浮选条件下,渣精矿品位4.54%,回收率达64.65%,常规选矿工艺难奏效.吹炼转炉渣返回贫化作业会导致反射炉渣含铜较高,添加一定量黄铁矿精矿,采用热渣排放方式能有效降低渣含铜.     

煤气化炉渣的高温物相组成演变与黏温特性

采用X射线衍射分析、等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析和炉渣灰熔融性分析等方法研究了五种气化炉渣的化学组成、相组成、高温相组成、熔融温度和高温黏度;并通过高温熔融淬冷及FactSage软件模拟探究不同温度下炉渣物相组成演变及高温黏度变化情况.结果表明,在高温情况下,由于化学组成不同五种气化炉渣形成的物相有所差异;且随着温度的升高,炉渣逐渐熔融为非晶相.通过软件模拟的数值结果与实验结果基本保持一致,即利用FactSage绘制的CaO-Al2O3-SiO2三元相图和黏温曲线可以很好地解释气化炉渣的高温相组成变化规律及黏温特性.     

冶炼含氟铁矿石试验高炉中炉瘤生成的工艺岩石学研究

某钢铁公司以11立方公尺小高炉进行含氟矿石的炼铁试验时结了炉瘤。应用各种岩石学方法监定出来组成炉瘤的物相有螢石、云母、钾霞石、白榴石、枪晶石、斜长石、焦碳、硫化铁、金属铁、金属铅、含稀土元素矿物,氟矽钾石及玻璃质。又监定了组成炉缸渣皮和铁口渣皮的物相有黄长石、枪晶石、刚玉、焦炭、石墨和玻璃等。参照炉瘤的化学分析,推论了炉瘤中各种主要物相形成的物理化学反应。 比较组成炉瘤的物相和组成渣皮的物相的晶体化学特征可以推论出来,炉瘤和渣皮的组成成分在融熔状态下的物理性是确区别的。这对于了解炉瘤的成因是有帮助的。用图表方法比较各种炉瘤的化学成分与相应的末渣的化学成分可以看出,炉瘤中含SiO_2及Al_2O_3都比炉渣中高,特别是炉瘤中含K_2O和Na_2O更显著地多。 在炉身中部富集了碱金属,加上由于高炉操作不正常,温度突终升高时形成了非正常的初渣,它粘着于炉壁并将炉料粘给起来,逐渐形成炉瘤。 氧化矽和氧化铝的富集对于炉瘤的生长也有关系。 根据以上研究提出了减少结瘤机会的方向。     

活性碳纤维负载含钛高炉渣的制备与表征

针对含钛高炉渣在光催化氧化领域方面的应用及其难以回收再利用的缺点,本实验选取活性碳纤维（ACF）作为载体,将含钛高炉渣负载到活性碳纤维表面,并对负载后的ACF进行表征分析,研究含钛高炉渣质量与负载量、浸渍时间与负载量、负载次数与负载量之间的关系。结果表明：在温度为17℃左右、湿度为40%左右的条件下,随着含钛高炉渣质量的增加,ACF上吸附的高炉渣量先增后减,当含钛高炉渣质量为0.35 g时,达到最大负载量4.1%;浸渍时间对含钛高炉渣的负载量影响不大,不是影响复合材料中含钛高炉渣负载量的主要因素;通过对不同负载次数的活性碳纤维进行二次电子像（SEM）和面元素分析像的比较,最终得出ACF负载含钛高炉渣的最佳负载次数为四次。     

添加Fe2O3对碳热还原含钛高炉渣的影响

以攀枝花含钛高炉渣为原料,针对碳热还原含钛高炉渣的还原产物TiC晶粒粒径较小而难以分离的问题,在原料中添加不同比例的Fe2O3促进TiC与渣相分离. 结果表明,原料中加入Fe2O3后,还原产物中Fe在渣中呈弥散分布,渣中TiC晶粒依附Fe相生长. Fe2O3添加量为5wt%时,依附于Fe相形核长大的TiC明显沉降,富集于还原产物底部,含钛高炉渣还原产物中TiC初步富集.     

Thermodynamic assessment and experimental validation of clinker formation from blast furnace slag through lime addition

In the present study thermodynamic simulation of chemistry modification of blast furnace slag by lime addition to obtain clinker composition has been carried out. The effects of lime addition on each mineralogical phase under the equilibrium are simulated using FactSage 6.4 thermodynamic software. The critical value of lime addition in slag for each mineralogical phases and its effect on liquidus temperature of the slag has been reported. The desired cementitious phase namely belite has been observed beyond 14.4% of lime addition. A decreasing trend is observed in the liquidus temperature of the mixture from 1530?°C to 1497?°C for the lime addition of 15–24%. The simulation results were further validated by experiments conducted on blast furnace slag in the laboratory. Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy analysis were used to qualitatively estimate the mineralogical phases formed after melting of the slag mixtures in the laboratory followed by air cooling.     

含钛高炉渣的碳化产物对水泥砂浆强度及电阻率的影响

以攀枝花钢铁公司生产的高钛型高炉渣的碳化产物(碳化渣)取代标准砂为集料制备了水泥砂浆。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对高钛型碳化渣进行了成分、物相和形貌表征;测试了不同碳化渣含量下水泥砂浆的抗压强度和电阻率,探讨了不同碳化渣取代量对水泥砂浆电阻率的影响机制。研究结果表明,含有碳化渣的水泥砂浆的强度满足建筑水泥砂浆的要求;在潮湿状态下,碳化渣的引入无法降低28 d龄期水泥砂浆的电阻率;在干燥状态下,当碳化渣的取代量达到60%以上时,水泥砂浆的电阻率可低于标准水泥砂浆,且最低可下降87.5%。高钛型碳化渣可作为导电集料的候选材料用于制备面向建筑加热采暖用的水泥基复合导电材料。     

混合酸浸法分离含钛高炉渣中的主要成分

根据含钛高炉渣的结构和组分的化学性质特点,采用低温盐酸硫酸混合酸浸法将高炉渣中的钛组分富集于滤渣中,钙、铝、镁、铁等酸溶性组分富集于滤液中,研究了混合酸浓度、盐酸/硫酸配比、反应温度等对组分分离效果的影响. 结果表明,采用混合酸浓度为6 mol/L、盐酸与硫酸体积比为3:1的混合酸、酸渣质量比为1.2:1条件下,混合酸与含钛高炉渣在80℃反应5 h后,滤渣中TiO2含量可达30%以上.     

Effect of calcium carbonate on the preparation of glass ceramic foams from water-quenched titanium-bearing blast furnace slag and waste glass

ABSTRACT

Glass ceramic foams were fabricated with powder sintering technology at a low temperature (900°C), using water-quenched titanium-bearing blast furnace slag (WTS) and waste glass as the primary raw materials. Additionally, calcium carbonate, sodium borate and sodium phosphate were chosen as sintering aids to form excellent performance products. The effects of calcium carbonate additions on foaming process, crystal content, morphology and properties of the prepared samples were systematically researched. The research indicates that increasing the calcium carbonate content made the foaming process harder and the pore size got more uniform. Consequently, the compressive strength and bulk density increased, while the porosity and water absorption decreased. The homogenous porous structures and optimal comprehensive properties were achieved with 5–7?wt-% CaCO₃ addition, including a bulk density of 0.79–0.82?g?cm^–3, porosity of 73.13–75.28%, water absorption of 3.29–3.75% and compressive strength of 13.13–13.85?MPa.     

掺复合掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

研究了钢渣-矿渣-粉煤灰复合掺合料的混凝土在硫酸盐及干湿交替硫酸盐环境中的强度、膨胀率及剥落量。结果表明:在干湿循环环境中,硫酸盐结晶引起的破坏远大于化学侵蚀引起的破坏。复合掺合料能有效抑制硫酸盐化学侵蚀引起的膨胀破坏,但掺加复合掺合料的混凝土抗硫酸盐结晶破坏的能力有明显降低。     

硫酸铵熔融反应法从含钛高炉渣中回收钛

以承钢含钛高炉渣、(NH₄)₂SO₄和KHSO₄为主要原料,通过熔融反应法使其中的钛转化为易溶于水的形式,达到回收钛的目的。考察了(NH₄)₂SO₄加入量、KHSO₄加入量、加热温度和保温时间对钛回收率的影响。实验结果表明,反应温度和保温时间对钛回收率的影响较大。回收钛的最适条件为：含钛高炉渣与(NH₄)₂SO₄的质量比为1∶6,反应温度为350℃,保温时间为27 min,在此条件下钛的回收率为91.7%,硫酸铵中氮的挥发损失率为81.5%。回收钛后所得残渣主要含有大量硫酸钙、二氧化硅和少量钙钛矿、钙铝黄长石。     

硫酸铵与钛酸钙焙烧动力学

近年来,以硫酸铵为助剂,采用含钛高炉渣矿化CO₂同时提取其中的有价钛铝组分的研究日益受到关注。钛酸钙是含钛高炉渣的主要物相之一,其与硫酸铵焙烧过程的机理及动力学研究有助于深刻理解含钛高炉渣分解过程。本文分别采用等温法和非等温法研究了硫酸铵与钛酸钙的焙烧动力学,考察了焙烧反应的动力学参数和控制步骤。等温动力学结果表明,硫酸铵与钛酸钙的焙烧过程分为两步,即硫酸铵分解和硫酸氢铵与钛酸钙反应,其中硫酸铵分解为限制环节,受化学反应控制。单一硫酸铵分解反应活化能为65.56kJ/mol,加入钛酸钙后促进硫酸铵的分解,活化能降低至50.15kJ/mol。采用基辛格法、FWO法、KAS法三种非等温动力法测得整个焙烧过程的表观活化能分别为53.96kJ/mol、76.67kJ/mol和71.05kJ/mol,其中基辛格法的表观活化能结果与等温动力学相一致,而FWO法和KAS法所得表观活化能变化趋势验证了等温动力学结果对焙烧过程中控制步骤的选择。     

熔盐高效分解含钛高炉渣制备纳米二氧化钛

采用熔盐法对含钛高炉渣进行高效分解并提取含钛组分,利用含钛滤液为原料制备了纳米二氧化钛粉体。对熔盐分解含钛高炉渣进行了热力学分析,并研究了碱渣比、熔盐反应温度及熔盐反应时间对钛组分浸出率的影响和pH及水解温度对二氧化钛产品纯度的影响。实验结果表明高炉钛渣在氢氧化钠熔盐中反应生成钛酸钠在热力学上是可行的。确定了最佳的碱渣比为3:1,最佳熔盐反应温度为500℃,最佳反应时间为3 h,在此条件下钛元素的浸出率为99.8%。得出较佳的水解pH范围为0.1～0.2,最佳水解温度为100℃。实验中制备的纳米二氧化钛粒子球形度好,粒度大小均匀且分散性好,颗粒直径为100 nm左右。