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).     

钢渣矿相组成及其显微形貌分析

利用X射线衍射法分析了钢渣(缓冷渣、气淬渣、热焖渣)中主要矿物组成,采用金相光学显微镜观察了其各自的显微形貌,并且采用平行截线法分析了具有相同形貌特征相的晶粒度。结果表明,由于化学组成相近,缓冷渣、气淬渣和热焖渣的主要物相均为硅酸二钙、RO相和铁酸钙,以及少量硅酸三钙、f-CaO和f-MgO;在三类钢渣中,C3S为黑色板状晶体,C2S为黑色圆粒状与枝状晶,铁酸钙相多为灰色无定形状,并以连续的形式填充于其他物相中;铁镁相多数呈现白色无定形状,连续延伸于黑色相与灰色相中;高温段冷却强度对钢渣中各类典型矿物晶粒度的影响较大,呈现出冷却强度越高,矿相晶粒度越小的趋势,因此热焖渣矿物晶粒度最大、气淬渣矿物晶粒度最小、缓冷渣矿物晶粒度居中。     

影响鞍钢转炉渣安定性的矿物相研究

由于鞍钢转炉钢渣存在体积安定性不良等问题,严重制约了钢渣的再利用途径和范围。采用扫描电子显微镜的X射线能谱仪等手段观察了鞍钢转炉渣的矿物形貌,测定了矿物的元素成分,并对不同时期转炉渣中f-CaO与f-MgO的含量进行化学分析,以明确f-CaO、RO相和f-MgO等对钢渣安定性的影响规律。结果表明:1)鞍钢转炉钢渣中主要矿物相为C2S、铁铝钙、镁铁相固溶体和少量C3S、f-CaO与f-MgO;2)鞍钢转炉渣中RO相的主要组织为镁铁相,质量分数为10%~20%,MgO/FeO的典型比例约为1∶2;3)鞍钢转炉渣f-CaO质量分数为2.08%~7.79%,f-MgO质量分数为0.16%~0.41%;4)微观形貌和化学分析结果均证明鞍钢转炉钢渣安定性的主要影响因素为f-CaO含量;5)游离氧化镁的单相组织极少,对转炉渣的安定性影响主要取决于RO相。     

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。     

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。     

转炉钢渣物相组成及其显微形貌

利用XRF、XRD和SEM+EDS对本钢转炉钢渣的物相组成及其显微形貌进行研究.结果表明,该钢渣为高碱度钢渣,钢渣中的主要物相有硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸二钙以及RO相,还有少量二氧化硅相和金属铁相.铁酸二钙相呈无规则状或絮状、RO相呈骨骼状或絮状分布于硅酸二钙相和硅酸三钙相的基体上. XRD不能完全检出钢渣中的所有物相,需配以SEM+EDS综合分析.     

高炉渣转炉渣协同处理物相演变

高炉矿渣和钢渣是钢铁冶炼的主要副产品,不仅产量巨大、处理难度高,而且还会对土壤和环境造成严重破坏,目前综合利用率也较低。为此,研究人员通过在现有钢渣中加入低碱度高炉矿渣进行改质处理,提高钢渣的综合利用率。碱度是影响混合渣物相的主要参数之一,在研究过程中进行了相关分析。采用蔡司高分辨率扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和熔点等多种技术手段,对包钢高炉矿渣和钢渣的相组成和形态进行了详尽研究。研究结果显示,随着协同渣系中高炉渣比例不断提高,渣系中的主要含钙相逐渐从硅酸二钙转变为黄长石相,含铁相从铁铝酸钙转变为RO相,含镁相由尖晶石相逐渐转变为蔷薇辉石相和黄长石相,同时含铝相也由尖晶石相转变为黄长石相。说明,低碱度高炉矿渣的加入有助于调整混合渣的物相组成,改善钢渣的性质,进而提高钢渣的综合利用率。该研究可为深入开展高炉矿渣和钢渣的综合利用提供重要的理论和实践参考。     

镍沉降渣深度还原过程中的相变特征

通过化学成分、光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜能谱分析等测试手段,分析了镍沉降渣矿物成分和嵌布特点和沉降渣深度还原过程中物相的转变特征,结果表明,渣的物相由铁镁橄榄石和玻璃质组成.渣中主要有用成分铜镍铁硫化物嵌布粒度微细,分布无规律,回收困难.经深度还原,沉降渣逐渐转变为镁黄长石、含镍金属铁、辉石、钙霞石、钠闪石、石英等新的矿物成分,加热至1300℃,还原产物物相组成稳定,镁黄长石和含镍金属铁相对含量最高.还原时间也是影响还原效果重要因素,含镍金属铁相对含量随还原时间的增加而增长,120 min时相对含量最高.热力学分析表明,镍沉降渣深度还原过程中主要发生的反应为铁镁橄榄石与氧化钙作用生成镁黄长石和FeO,FeO被C和CO还原为金属铁.金属硫化物与CaO和C通过氧化还原作用,生成的金属铜和镍溶于金属铁中,产生的CaS与硅酸盐一起析出.     

冷却方式对碳化高炉渣微观组织的影响

利用偏光显微镜、SEM-EDS以及MLA矿物解理分析等现代分析手段,对空冷和水淬碳化高炉渣的矿相组成、显微结构、Ti C的分布规律及其差异性进行研究。结果表明:空冷渣和水淬渣的矿物组成相差较大,空冷渣中主要矿物组成为普通辉石、钛辉石、Ti C相和钙钛矿,而水淬渣主要由钛辉石、富钛深绿辉石和Ti C相组成;Ti在空冷渣中分布较水淬渣中集中,水淬渣中没有形成Ti C的Ti几乎均匀分布于硅酸盐相中形成钛辉石;空冷渣和水淬渣的Ti C相中Ti含量、氧含量分别为72%~87%和3%~9%,并且水淬渣较空冷渣中钛含量低,氧含量高,这可能是由于Ti C在水淬过程中发生了逆反应。空冷渣和水淬渣中矿相显微结构差异不大,主要组成为硅酸盐相、Ti C相,以及少量钙钛矿相和Fe相,对比空冷渣,水淬渣中的Ti C相结晶粒度更小,80%的Ti C颗粒尺寸为0~20μm;钙钛矿主要在空冷渣中呈星点状、岛状和树枝状分布,在水淬渣中分布较少;Fe相在空冷渣中和水淬渣中分布相当,在Fe相的边部以及内部有少量Ti C相富集。     

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。     

精炼钢包用MgO-CaO浇注料的抗渣性研究

采用动态回转法研究了MgO-SiO2-H2O结合和聚磷酸盐结合的MgO-CaO浇注料的抗渣性。以MgO-CaO砂和CaCO3作CaO源，比较了CaO的引入方式对其抗渣性的影响。利用X射线衍射分析测定了各类浇注料在1600℃烧后的相组成，借助SEM和EDAX分析了MgO-CaO浇注料经渣蚀后的显微结构。研究表明。MgO-CaO浇注料中的CaO在高温烧成时参与了基质相的反应。CaCO3细粉的引入加大了CaO在基质中参与反应的程度。聚磷酸钠结合的MgO-CaO浇注料在高温烧成时生成高熔点的结合相硅磷钙钠（NC4PS），有助于提高抗渣能力。MgO-SiO2-H3O结合浇注料中的低熔点相钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石（CMS、C3MS2）随CaCO3的引入而增多，对抗渣性不利。     

低钙钢渣中钙、铁分离及回收利用

针对中国钢铁行业所面临的钢渣综合利用和CO₂减排这两大迫切需求，研究了以低钙钢渣为原料、醋酸为提取剂浸出钙离子的方法。使钙、铁分离后，再利用钙浸出液碳酸化固定CO₂制备轻质碳酸钙，并磁选回收浸出渣中的铁元素。借助ICP、XRD、XRF、TG-DSC等手段，对钢渣中钙和铁元素浸出效果、浸出渣磁选效果以及沉淀CaCO₃的纯度进行表征。结果表明，在钢渣粒径为[58,74]μm、浸出时间为1 h、固液比为1∶10、酸浓度为2 mol/L、浸出温度为40℃的条件下，钙铁分离的效果最佳。浸出液改性后通入模拟烟气，每t转炉渣能固定103.72 kg CO₂,可回收240.1 kg CaCO₃,CaCO₃纯度可达到98.18%。在0.14 T的磁场强度下浸出渣的磁选效果最好，富铁矿物回收量可达每t钢渣201 kg,同时铁品位也能达到57.3%。固碳产物碳酸钙可以作为填充剂用于橡胶、塑料行业，富铁矿物可返回钢铁生产流程。研究结果可为钢渣的有效利用提供参考。     

钒渣空白焙烧过程物相变化特征研究

钒渣空白焙烧工艺属于钒渣提钒领域的新方法,明确物相变化特征对于构建和完善钒渣焙烧过程的物相演变机理具有重要意义。本文从以往钒渣物相研究中易忽略的物相含量、形貌和钒元素赋存状态着手,应用矿物分析仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜等设备对空白焙烧阶段钒渣中主要物相的变化特征进行了分析,结果表明：钒尖晶石、铁橄榄石和钙铁辉石随焙烧温度上升而逐渐氧化分解,含量逐步降低,钒酸锰、氧化铁、铁板钛矿等产物含量逐渐增加;随焙烧温度上升,钒尖晶石、铁橄榄石及钙铁辉石由边缘氧化逐渐过渡至内部氧化直至完全分解,其中钒尖晶石的氧化分解产物主要为钒酸锰、氧化铁及铁板钛矿,铁橄榄石、钙铁辉石的氧化分解产物主要为氧化铁和玻璃质;焙烧过程,钒渣中的钒元素主要由钒尖晶石向钒酸锰、氧化铁和铁板钛矿等物相迁移;900℃是钒渣空白焙烧的合适温度。     

高温改性及风淬处理对钢渣易磨性影响的工业性试验研究

通过工业性试验,采用向高温热态钢渣中掺入5%粉煤灰对钢渣进行改质,并采用风淬工艺处理。结果表明:与原渣相比,改性风淬钢渣中铁酸钙相、硅酸二钙和镁蔷薇辉石的含量升高,金属Fe、RO和自由CaO量降低。研磨试验结果显示:在相同的研磨条件下,改性风淬钢渣微粉表面积比未改性钢渣微粉高22.4%。理论分析表明:改质后并风淬处理,可有效降低难磨矿相Fe和RO的含量,提高钢渣的易磨性。该结果为钢渣微粉化处理提供理论支持和新的技术方向。     

酸性氧化物对转炉钢渣的改性作用

分别研究了酸性氧化物SiO2、B2O3、P2O5对转炉钢渣中f-CaO的消解作用。实验结果表明,当SiO2、B2O3、P2O5掺加量与f-CaO摩尔质量比均为1∶3时,钢渣中f-CaO的质量分数由4.27%降低到0.5%以下。即SiO2、B2O3、P2O5可有效降低钢渣中f-CaO含量,提高其体积安定性。通过对改性钢渣的矿物相组成和微观形貌进行分析可知,改性剂不仅固定了钢渣中的f-CaO,还夺取了铁酸二钙中的CaO,生成了更多的C2S。通过对转炉钢渣进行改性,制备得到了低f-CaO、低铁酸二钙和高硅酸二钙的改性钢渣,由此更有利于其在水泥熟料中的应用。     

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%。     

对我厂高炉适宜炉渣成分的探讨

一、高炉稳定渣冶炼稳定渣冶炼是高炉顺行、优质、高产、低耗、长寿的重要条件之一。适宜的稳定渣战份立根据不同Al_2O_3含量,在CaO,SiO_2,MgO,Al_2O_3四元系相图中查得。相图中“高原”区域内黄长石(Ca_2 Mg Si_2O_7和Ca_2 Al_2 SiO_7固溶体),镁蔷薇辉石(CaMgSiO_8)和钙镁橄     

钒渣矿物学特征研究

利用X射线粉末衍射分析、光学显微镜、X射线荧光光谱、扫描电镜及能谱等对钒渣的矿物组成、化学成分、有价元素赋存与分布及钒渣矿物结构与构造等进行了研究,目的是为钒渣的高效清洁回收利用提供科学依据。结果表明,钒渣矿物组成较简单,主要由钒铬尖晶石、铁橄榄石、辉石、金属铁以及少量石英组成;钒铬尖晶石结晶颗粒细小,硅酸盐矿物包裹于尖晶石颗粒外,构成粘结相;钒渣中除有价元素Fe、V和Ti外,还含有较高的Cr和Mn元素,其中,元素V、Cr主要赋存于钒铬尖晶石矿物中,而Fe、Ti和Mn元素则在尖晶石及硅酸盐矿物相中均有分布。因此,为达到钒渣中有价元素的高效回收利用,需同时考虑对钒铬尖晶石及硅酸盐矿物的回收利用。     

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。     

钢渣的矿物组成及显微结构

对包钢不同粒级及磁选前后的钢渣样品镶嵌后,磨制成光片,在矿相显微镜下对包钢钢渣的矿物组成和显微结构进行了观察.结果表明:包钢钢渣的矿物组成复杂,主要由硅酸二钙、复合铁酸钙、RO相和少量残钢构成.包钢钢渣的显微结构不均匀,残钢对钢渣的铁品位影响较大.