利用铁尾矿高温改性钢渣的性能

研究了铁尾矿高温改性处理对钢渣体积稳定性和胶凝性能的影响,结合X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等测试方法,对改性钢渣的矿物组成和微观形貌进行了分析.发现铁尾矿的高温改性显著降低了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)的含量,提高了钢渣胶凝性能.铁尾矿掺加质量分数为20%和处理温度为1250℃时,钢渣中f-CaO的质量分数由4.84%降低至1.82%,降幅达到62.4%,28d活性指数比原始钢渣体系提高5.6%.铁尾矿掺量由10%增加至30%时,改性钢渣中相继出现镁蔷薇辉石、镁黄长石和钙镁辉石等硅酸盐矿相.高温改性过程促使RO相分解,RO相中的FeO转化为磁铁矿相(Fe₃O₄).      

铜渣改质、磁选及磁选尾渣制备陶瓷的基础研究

针对铜渣难以高效利用的现状,提出以赤泥为改质剂,在熔融铜渣排渣过程中对其进行改质,以提高凝固冷渣磁选率,并进一步将磁选尾渣制备为陶瓷材料的新工艺.本文在铜渣中加入不同掺量的赤泥并经过熔融、冷却、磁选和尾渣制陶工艺获得了磁选铁精粉和尾渣陶瓷产品,通过XRD、SEM等方法研究赤泥对铜渣含铁组分磁选效果的影响,以及磁选尾渣制...     

碱度变化对电炉渣含铁组分回收率的影响规律

 电炉渣相对于转炉渣具有更多的高温余热和更低的含铁组分回收率,但目前还没有合适的处理方法利用其余热回收更多的含铁物质。试验以河沙为改质剂,采用熔态改质方法处理电炉渣,研究在不同改质剂掺量下电炉渣碱度变化对其含铁组分回收率的影响规律,并进一步采用XRD、SEM-EDS等手段分析其中的矿相和结构变化。研究表明,采用熔态改质方法,在电炉熔渣排渣过程中加入改质剂降低其碱度,不仅能够充分利用其余热,还能够提高熔渣固化后的铁质组分回收率和胶凝活性,是电炉渣排渣处理的一条新途径。当改质电炉渣碱度下降到1.6时,随着SiO2的增加,以三价铁形式存在的Ca2Fe2O5和以二价铁形式存在的RO相减少并消失,活性矿物Ca2SiO4和强磁性的MgFe2O4、Fe3O4、FeCr2O4等形成并增加,这有利于铁及铬、锰重金属的回收以及尾渣胶凝活性的提高。在碱度为1.3时,强磁性矿物数量和磁选物质含铁组分回收率达到最大值69.71%,铁品位提高了43.74%。当改质电炉渣碱度小于1.3时,磁性矿相逐渐转变为弱磁性的含铝尖晶石,铁组分回收率下降。     

不同碱度钢渣显微形貌及物相变化分析研究

采用矿相显微镜、扫描电镜和矿物自动解离系统对不同碱度的钢渣进行物相的微观形貌、化学成分、物相定量组成、主要元素的赋存状态和含铁物相的嵌布特征进行分析。矿相显微镜和扫描电镜下物相形貌分析结果表明, 4组钢渣形貌主要由方形状、圆粒状和无定形状的金属矿物,小颗粒粒状集合体和长板状的硅酸盐矿物组成;组成这4组钢渣的物相主要包括硅钙氧化物、钙铁氧化物和铁镁钙固溶体;高碱度和低碱度的钢渣中铁和硅的元素赋存特征结果表明,这两种元素均是以硅酸二钙、铁酸钙、RO相和硅酸三钙为赋存载体的;含铁物相的嵌布特征测定结果显示,硅酸二钙、铁酸钙和RO相3种物相相互包裹,形成一种相互包裹的复合体。     

利用钢渣、矿渣生产全尾砂充填胶凝材料

 以机械研磨和化学激发相结合的方法提高钢渣和矿渣的胶凝活性,利用脱硫石膏、氯化钙、电石渣等助剂合理调控水化产物,强化水化过程,开发了一种以钢渣、矿渣为主要成分的全尾砂充填专用胶凝材料。胶凝材料适宜的物料配比为,钢渣35.5%、矿渣35.5%、硅酸盐水泥10%、矿物调控剂19%,胶凝材料28 d抗压强度达到29.47 MPa。适当调整物料配比,可以得到满足不同采空区充填要求的胶凝材料：胶凝材料与尾砂比为1[∶]5～1[∶]10,料浆浓度为70%,充填体28 d,抗压强度达1.0～2.8 MPa。借助XRD、SEM对胶凝材料水化产物和强度调控机理进行了分析,结果表明,对胶凝体系强度起到关键作用的物质为水化C-S-H凝胶和不同类型的高水产物（如AFt）。调控剂的合理搭配,强化了钢渣、矿渣水化过程,优化了水化产物构成。     

钢渣替代烧结白灰的试验

钢渣中含有大量能够循环利用的钙、铁、镁等成分,替代熔剂用于烧结过程是钢渣循环利用的重要途径之一。为提高钢渣在烧结过程中的使用比例,回收利用钢渣中的有用成分,采用XRD、矿相显微镜、微型烧结装置和烧结杯装置对某钢厂转炉钢渣进行了替代烧结白灰的试验研究。结果表明,钢渣的矿物组成主要是RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)、硅酸二钙、硅酸三钙等;钢渣作为熔剂用于烧结能够促进液相生成,提高液相流动性;钢渣搭配优质白灰替代部分低质白灰能够提高烧结矿的成品率和平均粒径,降低固体燃耗。     

高炉渣对钢渣改性的物理化学基础研究

钢渣用作建筑材料时,由于其中含有大量游离氧化钙(f-CaO),稳定性较差,通常需要改性钢渣以提高其稳定性、胶凝性. 在对钢渣、高炉渣进行化学成分和矿物组成分析的基础上,对高炉渣改性钢渣的可能性进行了热力学计算,结果表明高炉渣中的SiO₂与钢渣中f-CaO反应,生成胶凝相,同时降低了钢渣中的f-CaO含量. 本文通过研究热态高炉渣改性钢渣,结合X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜及能谱分析等研究方法,对改性钢渣的矿物成分、f-CaO含量、黏度变化等进行了分析. 研究发现随着热态高炉渣配比量的增加,改性渣黏度缓慢增加,改性钢渣中f-CaO、RO相含量降低,改性渣的胶凝性能提高. 在1550℃下,钢渣中添加10%高炉渣时,改性渣中2CaO·SiO₂(C₂S)、3CaO·SiO₂(C₃S)含量显著提高,f-CaO质量分数降至1.64%,稳定性大大提高,符合建材化使用要求. 此外,进一步使用焦炭还原改性渣中的铁,轻松实现了渣铁分离,提高改性渣的易磨性.      

低碱度含FeO渣热分解H2O/CO2制取H2/CO

以转炉钢渣为原料,通过高温重熔获得不同碱度渣样并开展H₂O/CO₂氧化试验,在获得H₂/CO气体能源的同时改善渣样磁性,提升渣综合利用率。试验结果表明,随着碱度增加,析出主要物相从橄榄石到镁蔷薇辉石最终向硅酸二钙转变,与此同时,固溶在其中的RO相逐渐溶出。相同亚铁含量下,高碱度渣样能够大幅度改善氧化反应效率,碱度1.83渣样最高产气量为H₂ (32.3 cm3/g)、CO (22.1 cm3/g),反应率分别达到了83.7%、57%,碱度1.13的渣样反应率分别仅为 40.5%、32%。氧化后的渣样磁选效率均有提高,碱度2.13渣样从14.85%增加到78.75%。     

铁尾矿高温熔化行为的视觉解析及应用

冀东地区冶金固废铁尾矿中蕴含的SiO2成分熔点最高、含量最多,为透视熔融态高炉渣中固体铁尾矿的溶解行为,将铁尾矿的主要成分SiO2作为研究对象.在SiO2颗粒高温熔化过程的视觉检测中引入了一种改装的具有放大效果的CCD视频拍摄系统,用于实时获取熔化过程的序列图像.考虑到调质过程的连续性,借助卷积神经网络算法对运动的目标...     

大掺量钢渣-尾矿蒸压砖水化过程的强化

 因活性低、体积稳定性差,钢渣在蒸压砖中的用量受到限制。以钢渣-尾矿-水泥蒸压体系为基础,增加旨在改善钢渣安定性的预养护阶段。同时,加入柠檬酸钠作为抑制剂,减少预养护阶段钢渣中胶凝成分的损失。结果表明,当柠檬酸钠掺量为钢渣掺量的2%时,钢渣在尾矿蒸压试块中的安全用量由未改性时的11%提高至45%,水泥用量由7%降低至4%,其抗压强度从10.6提高到30.1 MPa。借助化学结合水量、游离氧化钙质量分数及XRD分析了钢渣的水化特征,柠檬酸钠在大掺量钢渣-尾矿-水泥体系中既是钢渣改性过程中硅酸二钙和硅酸三钙水化的抑制剂,又是蒸压条件下激发钢渣的水化活性激发剂。机械磨细、湿热条件和柠檬酸钠的协同作用强化了体系的水化反应过程。     

铁尾矿对矿渣纤维制备中熔体流动性的影响

 为了探究以铁尾矿为调质剂制备高炉渣基矿渣纤维的可行性及最佳工艺参数，测定了不同铁尾矿添加量时调质高炉熔渣的变温黏度，研究了铁尾矿添加量对调质高炉熔渣黏度、流动度、质点移动活化能及渣系结构的影响。结果表明,随着铁尾矿添加量的增加，调质高炉熔渣的黏度逐渐增大，流动度逐渐减小；渣系质点移动活化能随着铁尾矿添加量的增加呈先增大后减小再增大的趋势；综合考虑矿渣纤维的质量和成纤条件的可行性，调质剂铁尾矿的最佳添加量为20%。     

铜渣与镁渣复合改质后磁选提铁的工艺研究

将工业铜渣和工业镁渣按一定比例混合后进行复合改质,对改质后混合渣进行磁选,并通过XRD、SEM分析和热力学计算对改质前后混合渣中的物相变化特征进行研究。结果表明,复合改质能够使铜渣中弱磁性富铁相铁橄榄石向强磁性镁铁尖晶石转变,并可通过磁选进行分离。碱度的降低有利于混合渣中镁铁尖晶石形成,但不利于硅酸盐相生成。本文试验范围内碱度的最佳值为2.05,在该碱度下混合渣的磁选产率和回收率分别为65.32%和79.34%,且磁选后尾渣中硅酸盐相含量相对较多。     

调质高炉渣均质化的可行性研究

 以实际生产高炉渣为原料,以铁尾矿为调质剂,采用测定熔渣黏度的方法确定调质高炉渣均质化过程,反映了铁尾矿的熔化、溶解和扩散的均匀化过程。并通过渣样中SiO2质量分数测定以及调质渣中矿相组成等方法验证了通过黏度测定调质高炉渣均质化的可行性。结果表明,同一酸度系数[Mk]下,调质高炉渣黏度随恒温时间的延长呈先下降后上升,最后趋于平稳的变化趋势;调质高炉渣均质化时间随铁尾矿添加量的增加而延长;当铁尾矿加入量大于15.88%时,调质高炉渣均质化时间显著延长;随着恒温时间进一步延长,试样上、中、下部SiO2质量分数趋于一致,而试样矿相组成与充分均质的调质矿渣一致,这说明通过黏度测定炉渣均质化的方法是可行的。中试试验证实,随着酸度系数的增加,纤维丝的直径增加,化学稳定性增强,纤维质量符合国家生产标准。     

钢渣-锰渣复混肥的制备、结构与性能

为探索钢渣、锰渣多行业大宗固废耦合利用的可行之路,利用锰渣与钢渣的水化性能制备了钢渣-锰渣复混肥,并使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、荧光X射线(XRF)、紫外线分光光度计、电感耦合等离子发射光谱仪等方法对复混肥的微观结构、物相、成分、浸出毒性及其他物理化学性能进行分析。结果表明,复混肥中钢渣、锰渣最佳质量比为9∶1,其堆积密度为1.019 g/cm3,表观密度为1.942 g/cm3,吸水率为15.23%,筒压强度为2.28 MPa,内部具有疏散毛细孔结构,主要物相为硅酸盐类、水合硅酸盐类、水合磷酸盐类、石英和硅酸二钙。该复混肥具有较高的Si、Ca、Fe、Mg等利于植物生长的中量元素和微量元素,其有效硅质量分数为18.876%,且毒性检测符合国家肥料检测标准。     

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The acidic oxides of analytical reagents such as SiO2, B2O3, P2O5 were used as modifier to fix f- CaO in the converter slag in this paper, respectively. The experimental results show that, the mass fraction of f- CaO in coverter slag decreases from 4. 27% to less than 0. 5% when the mass ratio of acidic oxide to f- CaO is fixed at 1:3. It means that acidic oxides such as SiO2, B2O3, P2O5 can reduce the content of f- CaO significantly, leading to the stability of modified converter slag improved. According to the analysis results of mineral phases and microstructural aspects of the modified slag, it is indicated that the modifier can not only fix f- CaO in the converter slag, but also capture the CaO of C2F, resulting in the content of C2S in the prepared modified converter slag increased. Low f- CaO, low C2F and high C2S slag was generated by adding modifier into converter slag, which was benefit for the modified converter slag used in the field of cement.     

Effects of Ti, V, and rare earth on the mechanical properties of austempered high silicon cast steel

The microstructure and mechanical properties of austempered high silicon cast steel pro and after treating with a modifier containing titanium, vanadium, and rare earth metals (so-called Ti-V-RE modifier) and austempered at different temperatures are investigated. The results show that the dendritic austempered structure and the blocky retained austenite are reduced after treating with the Ti-V-RE modifier. The modification can obviously improve the mechanical properties of austempered high silicon cast steel. The austempering temperature at which the optimum impact toughness is obtained shifts from about 320 °C for the steel unmodified to about 360 °C for the steel modified. High impact toughness is obtained in austempered high silicon cast steel high silicon cast steel when the retained austenite amount is about 15 to 25 pct for the modified steel and 20 to 35 pct for the unmodified steel.     

Effect of Modification Treatment for Reduction of Dephosphorization Slag in Hot Metal Bath

To extract the valuable elements from the steel slag, a novel approach has been proposed by modification treatment to provide the stronger driving forces and accelerate the reduction. Three types of dephosphorization steel slags were reduced using carbon-saturated iron bath to extract iron and phosphorus simultaneously. During the process of reduction, slag composition, temperature, and original P2O5 content were investigated respectively. Slag modification treatment, adding either silica or alumina to vary the slag composition, was proven to accelerate the reduction of dephosphorization slag. The equilibrium time can be shortened from 60 to 30 min. Slag modification also allowed the reduction reaction to occur at lower temperature. After slag modification, the original P2O5 content in slag presents a slight difference on reduction process. Almost half of the reduced phosphorus was vaporized within 5 and 20 min. As more and more FeO was reduced, CO gas generation decreased, and evaporation amount of phosphorus therefore decreases.     

Characteristics of Deoxidation and Desulfurization during LF Refining Al-killed Steel by Highly Basic and Low Oxidizing Slag简

Steel and slag samples were taken at the start and the end of LF refining for steel plate cold common （SPCC）, in the compact strip production （CSP） process, and at the same time, the temperature and oxygen activity a[o] were measured by using an oxygen sensor. Furthermore, inclusions in steel samples were monitored by scanning electron microscopy （SEM） combined with energy dispersive spectroscopy （EDS）. It was confirmed that a [o] in liq- uid steel was in equilibrium with inclusion rather than with top slag during LF refining. Desulfurization was related to deoxidation since a[o] at slag-steel interface was clarified to be very close to that in liquid steel under the specific con- dition in LF with intense stirring by argon blowing and refined by highly basic low oxidizing slag for Al-killed steel. Sulfur partition ratio （Ls） was very sensitive to a[o]. Since a[o] increased rapidly with temperature rise, it not only offset promotion to desulfurization reaction with temperature rise but decreased Ls. For Al-killed steel, the.modifica- tion of Al2O3 for lowering the activity of Al2O3 in inclusion was believed to be favorable for both deoxidation and desulfurization during LF refining.     

转炉钢渣的物理化学和矿物特性分析

 为了合理回收转炉钢渣中的铁,以临钢钢渣为原料,采用光谱半定量全分析、X衍射、扫描电镜、和电子探针等方法分析试样的物理化学和矿物特性,并对原渣的粒度和金属分布进行测定。结果表明：转炉钢渣中主要物相是硅酸二钙、硅酸三钙和熟石灰,含铁物相主要有金属态（Fe）、简单化合态（Fe2O3、Fe3O4、Fe2O3·nH2O和FeCO3等）、铁酸盐（2CaO·Fe2O3等）和固溶体（MgO·2FeO）,全铁品位高达23.39%,分布比较分散;钢渣比较难磨且具有选择性破碎特性。研究结果为后续钢渣加工和综合利用提供了依据。     

铁尾矿为调质剂的高炉熔渣流动性行为

分析了铁尾矿配比对矿渣成分设计参数的影响规律,采用高温熔体物性综合测定仪测定熔渣黏度、流动性等高温物化性能.采用主成分分析法和多元线性回归原理,建立了主成分与熔渣流动性的数学模型.研究结果表明:调质高炉渣的成分设计参数更符合制取矿渣棉原料的要求;随着铁尾矿配比增加,熔渣黏度有升高的趋势,但高温区黏度较小、流动性较好,适宜的成纤温度区间变宽,调质高炉熔渣黏度、流动性更适合用于制备矿渣纤维;调质高炉熔渣适宜的酸度系数为1.2～1.4,即铁尾矿适宜的质量分数为5％～15％.