不锈钢渣资源化研究现状

不锈钢渣是不锈钢生产过程中产生的有毒废渣,包括初炼渣和精炼渣,其特殊性在于其含有水溶性致癌物质Cr6+,并且在渣的堆放过程中一直持续着Cr3+向Cr6+的转化,严重污染环境。介绍了高温硅铁熔融还原法、湿法及固化法对不锈钢渣脱毒原理,分析了不锈钢渣在烧结、返回炼钢、制备微晶玻璃及烧制水泥等方面的资源化利用现状。     

旋风炉解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的研究

在中国某火电厂进行旋风炉附烧解毒不锈钢渣与熔渣调质制备矿渣棉的试验研究,将预混合煤粉和不锈钢渣混合后吹入旋风炉,煤粉燃烧产生的煤灰与不锈钢渣形成液态熔渣,在高速旋转气流的作用下附着在旋风筒内壁上,通过排渣口下部的活动溜槽流入渣罐中,运输至电炉车间倒入电炉中调质,使用四辊离心机制备矿渣棉,系统研究了不锈钢渣解毒机制、电炉调质、离心成纤和矿渣棉性能。研究表明,不锈钢渣中的Cr(VI)在高温和还原气氛下在旋风炉内热解或还原为Cr(III),转化率超过99.96%;添加质量分数为40%不锈钢渣和0%石灰时,熔渣适宜成纤的温度范围为1 360～1 540℃,制备了酸度系数2.0、平均直径5.1μm、渣球质量分数5.2%的矿渣棉,Cr(VI)和TCr满足国标要求;矿渣棉性能指标达到岩棉水平,燃烧性能为A级不燃。     

不锈钢渣资源化利用技术研究现状

简要论述了不锈钢渣的特点及铬在自然界中的循环过程,指出不锈钢渣是一种含铬危险固废,需要对其进行彻底解毒。介绍了几种不锈钢渣资源化利用技术的研究现状及存在的问题,以解毒和高值化再利用为前题,指出以不锈钢渣为原料制备微晶玻璃是未来的一个重要研究方向。     

电炉不锈钢渣硅热法在线还原解毒的工业试验

由于电炉不锈钢的冶炼工序特点,渣中铬含量较高,存在Cr6+浸出风险。在电炉不锈钢冶炼末期,利用硅热法对渣液层进行在线还原解毒,可有效降低渣中重金属氧化物含量,渣中w(Cr2O3)从6.10%降至0.79%,还原解毒率最大可达到87.1%。解毒后电炉渣中作为Cr6+主要赋存相的钙铬石(Ca Cr O4)消失。经毒性浸出检测,其总铬浸出量降至0.08 mg/L,Cr6+浸出量降至0.01 mg/L以下,均明显低于国家堆存限值和利用限值,可实现不锈钢EAF渣的安全排放及后续资源化利用。     

不锈钢渣六元渣系模型研究

建立了不锈钢渣的CaO-MgO-FeO-SiO2-Al2O3-Cr2O3六元渣系活度模型.基于共存理论的活度模型得出了渣系中主要组分及复合氧化物在不同条件下的活度.结果表明,原渣系中的Cr2O3主要形成了不稳定的CaCr2O4,在自然环境中可以被氧化为酸溶性的CaCrO4,从而释放出强毒性的Cr6+,因此不锈钢渣具有潜在毒性.温度、碱度以及渣中MgO、FeO都对Cr2O3进入尖晶石相中从而实现稳定解毒有影响.通过调节渣系成分和处理条件能够基本实现含铬废渣的无公害化.     

2Cr13不锈钢高温特性及对连铸保护渣的要求

采用DIL402C热膨胀分析仪、STA449C同步热分析仪和Gleeble-1500D热模拟试验机,分别测试2Cr13不锈钢的线性膨胀系数、主要相变温度以及高温力学性能等高温特性,分析2Cr13不锈钢高温性能对铸坯表面质量的影响和铸坯表面凹陷以及微裂纹产生的机理,确定2Cr13不锈钢用保护渣应重点考虑传热性能.     

不锈钢表面改性研究的进展

概述了离子注入法、离子束增强沉积、气相沉积和转化膜技术等表面改性技术在国内外不锈钢表面改性中的应用与研究进展，指出了离子注入是提高不锈钢表面摩擦性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能的一种新兴技术手段．将逐渐地渗透到传统的不锈钢表面改性技术中，提出了综合运用现代表面改性技术和膜层结构设计将成为现代不锈钢表面改性的发展方向。     

不锈钢风淬渣非平衡凝固晶相偏离评价

不锈钢渣的风淬法处理是一种快速的非平衡冷却凝固过程。为了探究不锈钢风淬渣的结晶行为,通过Factsage计算钢渣平衡凝固过程,利用X射线衍射法分析AOD炉不锈钢风淬渣的主要矿物组成,采用扫描电子显微镜观察了其各自的微观形貌和分布。结果表明,随着钢渣颗粒粒径由大于4 mm减小到大于0.5 mm,结晶物相面积占比由36.28%降低到24.88%。同时,快速冷却会使平衡态下不稳定的Ca₃SiO₅分解受到抑制而使其保留下来。此外快速冷却会抑制晶体形核、生长,影响结晶度,玻璃体比例增大进而提高炉渣胶凝活性。通过控制风淬时气体流速(冷却速度)可以控制钢渣物相组成,改变钢渣的胶凝活性,改善钢渣的利用率。     

高温时效对铁素体不锈钢组织和性能的影响

通过金相、SEM和EDS等技术,研究了900 ℃下不同时效时间对超纯铁素体不锈钢组织和性能的影响。结果表明,439钢种高温时效对Ti(C,N)析出作用较小,晶界析出相TiN较少,晶粒粗化严重,塑性较低;441钢种高温时效会沿着晶界析出Fe2Nb(Laves)相,析出数量较多,晶粒较细小,但由于Fe2Nb(Laves)相沿晶界呈网状分布,对材料塑性影响较大;444钢种高温时效会在晶界和晶内析出Fe3(Nb,Mo)3C,析出数量较少,第二相钉扎作用较弱,部分晶粒出现异常长大,由于Fe3(Nb,Mo)3C析出相未呈网状分布,断后伸长率高于441钢种。     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-Cr2O3渣系中铬尖晶石析出行为的热力学计算

不锈钢渣中铬赋存在尖晶石相中,可防止Cr⁶⁺浸出。将不锈钢中重金属Cr选择性富集、稳定化,有利于提高不锈钢渣综合利用率。本文基于熔渣非平衡凝固理论,研究了碱度、MgO及FeO含量对CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃不锈钢渣体系凝固过程中尖晶石相析出温度、析出量及化学组成的影响。计算结果表明：CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-FeO-Cr₂O₃渣析出相主要有Ca₂SiO₄、Ca₂MgSi₂O₇、Ca₂Al₂SiO₇、尖晶石相等。MgCr₂O₄尖晶石析出量随碱度增加而逐渐增大,提高碱度可抑制FeCr_2...     

Al2 O3对不锈钢渣中铬富集行为的影响机制

分析了Al_2O_3对不锈钢渣中铬富集行为的影响,并系统探究了Al_2O_3对铬富集行为的影响机制。试验过程中所用的合成渣在1 600℃条件下保温30 min后充分熔化,并水冷。采用SEM-EDS和XRD观察不同Al_2O_3含量下不锈钢渣的微观形貌和铬的赋存行为。结果表明:不锈钢渣中Al_2O_3质量分数为4%和8%时,渣中析出的主要物相为尖晶石和蔷薇辉石相,且大量的铬仍赋存于液相和蔷薇辉石相中。当Al_2O_3质量分数增加到12%时,蔷薇辉石相减少,并逐步转变为液相,液相和蔷薇辉石相中的铬也逐步向尖晶石相中迁移,有利于铬的富集。随着渣中Al_2O_3含量的增加,尖晶石相中铝元素会逐渐取代尖晶石中的铬元素,从而降低了复合尖晶石Mg(Cr,Al)_2O_4中MgCr_2O_4的活度,从而为铬向尖晶石富集提供了热力学驱动力。     

铬渣微晶玻璃析晶行为的研究

利用熔融法对以铬渣和硅石为原料制备微晶玻璃进行研究,通过DTA、XRD、SEM等分析方法,对铬渣微晶玻璃的晶相组成、晶体形貌特征等进行了分析,研究结果表明,随着铬渣含量的增加,微晶玻璃的主晶相为普通辉石,晶体的析出量增大,密度和显微硬度呈先增大后降低的趋势.     

利用不锈钢尾渣及矿渣制砖的试验研究

通过利用不锈钢尾渣及矿渣制砖的试验,确定了不锈钢尾渣及矿渣制砖的合理配比。在此基础上,开发了激发不锈钢尾渣及矿渣活性的技术。结果表明:配加质量分数分别占0.4%、0.6%的Na2SO4和NaCl作为激发剂,可激发不锈钢尾渣及矿渣的活性,使砖的抗压强度最大提高了42.6%。     

铌、钛对汽车排气系统热端用铁素体不锈钢高温力学性能的影响

对含铌及Nb-Ti铁素体不锈钢进行固溶和高温时效处理,采用高温拉伸试验对其进行高温力学测试.结果表明:随着时效时间的延长,铌钢高温屈服强度降低较快,而Nb-Ti钢高温屈服强度变化不大.采用相分析、扫描电镜、透射电镜对固溶铌及微观结构进行分析,发现时效过程中固溶铌含量均降低,含铌及Nb-Ti钢500h时效后固溶铌相差不大,铌钢中析出相主要是NbN相和M6C相(Fe3Nb3C),Ti-Nb钢主要析出相是NbTi(C,N)相和Laves相(Fe2Nb).长时间时效后,M6C相和Laves相严重粗化且分布变化明显.M6C相粗化后观察不到沿晶界连续分布,而Laves相粗化后主要在晶界连续分布,起到强化晶界的作用.     

节镍奥氏体耐热不锈钢的高温性能研究

通过Thermo-Calc热力学相图计算软件设计了一种节镍含氮奥氏体耐热不锈钢,采用氧化增重法、光学显微镜、等温线外推法对节镍奥氏体耐热不锈钢的高温氧化动力学、氧化膜截面形貌及高温持久强度进行分析。结果表明：节镍奥氏体不锈钢在1150℃时的氧化速度随氧化时间的延长呈现下降趋势,高温氧化120h后节镍奥氏体不锈钢的氧化速度趋于稳定;节镍奥氏体不锈钢在1150℃循环氧化144h后,氧化膜厚度不均匀,氧化膜平均厚度约20μm,基体与氧化膜交界处出现晶界氧化现象;节镍奥氏体不锈钢在900℃和1000℃的持久强度外推值分别为23MPa和13MPa,高于310S的15MPa和9MPa,说明在900℃和1000℃时节镍奥氏体不锈钢的持久强度优于310S。     

不锈钢渣基础性能研究及资源化利用风险评价

针对不同工序不锈钢渣进行基础性能研究,应用化学分析、X射线衍射、扫描电镜、固体废弃物毒性浸出方法对不锈钢渣的成分、矿物组成及元素浸出特征进行分析。研究表明,不锈钢渣中主要矿物为Ca2SiO4;其中,电炉渣碱度最低,金属含量略高;LF渣、AOD渣和转炉渣性质类似,碱度高,易粉化为较小颗粒。电炉渣中铬浸出量远远高于其它渣种,存在一定浸出风险,故考虑其资源化利用的环境安全性,此类不锈钢渣应妥善处置。     

改性稀土渣处理含镉废水的研究

对稀土渣改性的方法、改性稀土渣的物理化学特性以及影响改性稀土渣从含镉废水中吸附Cd~(2+)的因素进行了研究。结果表明:改性稀土渣对Cd~(2+)具有较强的吸附能力。     

超纯铁素体不锈钢高温氧化性研究

通过高温氧化增重试验研究了409L、439、436L、441超纯铁素体不锈钢的高温氧化性.试验结果表明,高温抗氧化性能按409L<439<436L<441规律变化.根据各钢种成分、氧化性的差异,引入氧化当量的概念,通过氧化当量可以预测超纯铁素体不锈钢的高温氧化性.     

不锈钢1Cr17板坯连铸过程中保护渣液渣层及渣膜的研究

在板坯连铸过程中取不锈钢1Cr17保护渣的液渣和渣膜试样,研究液渣成分和性能的变化,以及渣膜的性质。保护渣的主要成分（％）为：35．46Ca0、32．84SiO2、7．87Al2O3、3．04MnO、8,48Na2O、7．13F、2．6C。结果表明,开浇后液渣中Al2O3、Cr2O3含量有一定增加,碱度稍有降低,但10min后趋于稳定;液渣熔化温度和粘度相对于原始渣均有不同程度增加,凝固温度变化较小;保护渣变化后的熔化温度仍处于合理范围内,粘度值最多增加了0．08Pa&#183;s;保护渣渣膜由结晶层和玻璃层组成,渣膜结晶率约为71％,结晶矿相主要是枪晶石和少量霞石。