钢渣改性生物质废弃材料制备生态活性炭及其降解甲醛性能

以钢渣与生物质废弃材料为研究对象,利用钢渣中含有的金属氧化物对生物质废弃材料进行改性处理获得生态活性炭,研究钢渣种类、钢渣粉磨时间和钢渣超微粉用量对生态活性炭降解甲醛性能的影响。利用X-射线荧光光谱仪（XRF）、X-射线衍射仪（XRD）、激光粒度仪（LPSA）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、比表面积及孔径测定仪（BET）和扫描电子显微镜（SEM）测试钢渣超微粉的化学成分、钢渣超微粉的矿物组成、钢渣超微粉的粒径分布、钢渣超微粉的结构组成、生态活性炭的孔结构和生态活性炭的微观形貌。结果表明:钢渣为电炉渣,钢渣粉磨时间为90 min,钢渣超微粉用量为20 g制备的生态活性炭具有良好的降解甲醛性能与合理的经济性,即10 h后甲醛降解率为57.5%。电炉渣中Fe元素与Mn元素含量高,其中Fe元素促使大量甲醛在活性炭的多孔结构中形成富集,Mn元素对富集的甲醛进行催化降解,实现吸附降解与催化降解的协同作用。适当延长钢渣粉磨时间可以减小钢渣超微粉的粒径大小与改善钢渣超微粉的粒度分布均匀程度,有利于提高钢渣超微粉与活性炭、甲醛的降解作用面积。适量的钢渣超微粉可以提高生态活性炭的粉化率,抵消由于孔容积与比表面积降低导致的活性炭吸附降解作用下降的问题。      

基于响应曲面法制备钢渣–花生壳基生态活性炭及其吸附性能研究

以钢渣超微粉和花生壳为原料制备钢渣–花生壳基生态活性炭,基于响应曲面法研究微波功率、浸渍比、钢渣掺量和钢渣细度对钢渣–花生壳基生态活性炭对甲醛气体吸附率的影响,并对其进行优化处理.利用X-射线红外光谱仪、场发射扫描电镜、比表面积及孔径测定仪等对钢渣–花生壳基生态活性炭进行表征分析.结果表明：钢渣–花生壳基生态活性炭最优制备参数为微波功率530 W,钢渣细度1160目,钢渣掺量(质量分数)10.8%,浸渍比1.25,其对甲醛气体的吸附率为94.14%.影响钢渣–花生壳基生态活性炭性能的因素次序依次为：微波功率、钢渣掺量、浸渍比、钢渣细度,其中微波功率与浸渍比、微波功率与钢渣掺量、钢渣掺量与钢渣细度均存在显著交互作用.适量钢渣改性活性炭有利于形成规则的孔结构、提高表面酸性官能团含量以及增强表面极性.     

钢渣去除酸性矿山废水中硫酸盐的机理研究

我国酸性矿山废水(AMD)中硫酸盐含量普遍较高,寻找一种有效去除废水中硫酸盐的方法,对于酸性矿山废水的治理具有重要意义.鉴于转炉钢渣处理AMD具有较好的应用前景,本文采用单因素实验方法分析了硫酸盐在钢渣处理AMD中的去除效果及机理,结果表明钢渣粒度、废水pH值、固液比、硫酸盐浓度会影响硫酸盐去除效率.当钢渣粒径小于75μm,体系pH为2,固液比为70 g·L^-1时,初始硫酸盐质量浓度为2000 mg·L^-1时,硫酸盐的去除率最高为79.15%,吸附量分为36.79 mg·g^-1;动力学分析及机理分析表明,硫酸盐的去除符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,钢渣与硫酸盐间的作用以多层化学吸附为主,同时伴随化学沉淀、静电吸附和表面络合作用.     

钢渣去除废水中重金属离子的研究综述

 钢渣具有比表面积大、疏松多孔且在水溶液中易水解电离出Ca2＋、Fe2＋、OH－、羟基化基团SOH等性质,能很好地去除废水中重金属离子,且效率较高。钢渣对重金属离子的去除机理包括物理吸附和化学吸附。物理吸附主要依靠钢渣与溶液中重金属离子之间的范德华力;化学吸附主要包括表面配位、阳离子交换、化学沉淀及还原作用。钢渣对重金属离子的吸附效率主要受溶液的pH值、重金属离子初始浓度、钢渣的组分及粒径等影响。目前关于钢渣吸附重金属离子的研究多是静态吸附试验,并且采用的多是人工合成的单一组分废水,与现实存在一定的差异。因此,未来需进一步开展钢渣去除重金属离子的动态去除效率及规律研究,并深入探讨其他污染物质对钢渣去除效率的影响。     

复合助磨剂对钢渣超微粉助磨效果

以乙二醇与三乙醇胺为原料、无水乙醇为溶剂配制复合助磨剂。将复合助磨剂分别与滚筒渣、脱硫渣和热闷渣进行混合后,利用行星式球磨机进行粉磨。研究钢渣的化学成分与矿物组成、不同助磨剂对钢渣超微粉粒度分布的影响、复合助磨剂对钢渣超微粉的作用机理。结果表明,当乙二醇、三乙醇胺与无水乙醇按体积比2∶2∶2配制复合助磨剂,以钢渣∶复合助磨剂质量体积比为450 g∶6 mL时,钢渣超微粉的粒度分布最佳,即d90为9.14~9.28、d50为3.31~4.20、d10为0.99~1.04和d90-d10为8.11~8.24 μm,其中复合助磨剂对脱硫渣的助磨效果最佳。     

特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析

以特殊钢钢渣、炭黑、促进剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸与复合橡胶制备特殊钢钢渣基复合橡胶。测试了内辐射指数、外辐射指数、安定性、拉伸强度、撕裂强度、拉断伸长率、邵尔A硬度、极限氧指数、燃尽时间、浸出液中重金属浓度、矿物组成、粒径分布、导热系数、孔结构、化学成分、微观形貌和热稳定性。研究了特殊钢钢渣作为橡胶功能填料的可行性与环境风险。结果表明:特殊钢钢渣的矿物组成为Ca₂SiO₄、Ca₃Al₆Si₂O₁₆、（Fe, Mn）₂SiO₄、Ca₃Al₂（SiO₄）₃、Na₂TiSiO₅、CuMn₆SiO₁₂、Na₂SiO₅、Pb₃Ta₂O₈、Pb₃SiO₇等金属固熔体,特殊钢钢渣具有良好的粒径分布,其安全性与安定性满足相关国标的要求。特殊钢钢渣基复合橡胶中特殊钢钢渣掺量为20%～40%时,特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强度为20.0～21.5 MPa、撕裂强度为45.2～48.6 kN·m?1、拉断伸长率为475%～501%、邵尔A硬度为63.5～65.3、极限氧指数为18.5～18.6、燃尽时间为264～292 s、导热系数为0.15～0.17 W·m?1·K?1。特殊钢钢渣的主要重金属氧化物为Cr₂O₃、PbO和CuO,且以稳定的金属固熔体存在,特殊钢钢渣基复合橡胶中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ba、Ni、As等重金属浸出浓度远低于危险废物鉴别标准限值,因此将特殊钢钢渣作为橡胶功能填料安全、可行。      

钢渣吸附剂去除废水中氟的试验研究

采用振荡吸附实验,研究了吸附时间、溶液pH值、溶液中F-初始浓度和钢渣投入量等因素对钢渣吸附F-的影响。结果表明,钢渣对F-均有较好的去除能力,钢渣吸附除氟适宜时间为90min;钢渣在吸附除氟时,pH值适应范围较宽,钢渣除氟的适宜pH值为4-10;用钢渣除F-时,氟的初始浓度越大吸附去除率越大;钢渣的投入量增加,氟的去除率增大,处理100mL浓度40mg/L含氟废水,钢渣用量增加到9.0g左右时,氟的去除率可达77.77%,出水剩余浓度达到国家工业含氟废水一级排放标准。     

钢渣碳化及其对水泥砂浆性能影响的试验研究

冶金工业和水泥工业是全球CO₂排放的主要行业,面临着巨大的“碳减排”挑战。钢渣是冶金工业产生的大宗固体废弃物,在富CO₂的环境下具有较高的碳化反应活性。本文以钢渣为主要原料,研究钢渣在常温常压下的碳捕集能力,制备了用于水泥行业的碳化钢渣掺合料,并探索了其对水泥砂浆流动度、力学强度和微结构的影响。结果表明,钢渣可在常温常压下捕集CO₂,钢渣的碳化增重最高可达9.11%,表明每吨钢渣可捕集约90 kg CO₂;经过碳化处理的钢渣由于表面形成了多孔碳化产物,吸水率会增加,因此会对水泥砂浆的流动度有一定的影响;掺有碳化钢渣的水泥基材料结构更为致密,水泥砂浆后期力学强度优于掺有未碳化钢渣的水泥基材料,并且碳化增重率越高,水泥砂浆的28 d抗压强度也越高。     

钢渣超微粉的粒度分布分析研究

超微粉化是实现钢渣高效利用的重要途径,粒度分布是超微粉的关键性质之一。采用激光粒度分析仪(LSA)考察了分散介质、固体质量浓度、超声分散时间以及搅拌速度对钢渣超微粉的粒度分布(用D_(10)、D_(50)和D_(90)表示,D_(10)、D_(50)和D_(90)分别是样品分布曲线中累积分布为10%、50%、90%时的等效直径)的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)观察并计算钢渣超微粉粒度分布,将其结果与LSA测定结果对比验证。结果表明,使用激光粒度分析仪测试钢渣超微粉浓度时,无水乙醇为适宜的分散介质;固体质量浓度在0.10~0.90mg/mL范围时,随质量浓度增加,样品粒度测量结果变小,质量浓度为0.01~0.10mg/mL时,测量的D_(10)、D_(50)和D_(90)变化不大,因此适宜的测量浓度为0.01~0.10mg/mL;超声分散时间应大于30min;搅拌速度对钢渣超微粉粒度测试结果无明显影响。另外,激光粒度分析仪8次测试结果具有高度重复性,其结果与扫描电子显微镜所测粒度分布结果相一致。     

钢渣改性制备高性能化工填料的研究与应用

摘要：钢渣是炼钢过程中产生的一种无机固体废弃物,其产量大、利用率低,目前主要用于水泥、混凝土等建筑材料领域,存在安定性不良、产品价值相对局限等问题。橡胶、涂料的制备过程中通常需要添加各种填料来降低生产成本和改善产品性能,常用的填料炭黑、硫酸钡等生产工艺复杂,资源消耗较大。钢渣中SiO2、CaO、MgO、FexOy等成分与多孔结构具有制备化工填料的潜在价值。研究表明,结合常温造孔与表面改性技术,采用磷酸溶液去除钢渣中f CaO协同硅烷偶联剂改性处理钢渣表面制备钢渣基橡胶填料,实现了在橡胶输送带覆盖胶中替代补强填料炭黑达到30%;在粒径、孔结构控制技术的基础上结合真空负压技术研制15~23μm钢渣基复合颜填料,其添加量为涂料总量的10%~25%,实现了颜填料阻燃 防锈 填充多功能一体化。钢渣改性制备高性能化工填料实现了钢铁企业“以废增效”和跨产业企业“以废降本”,具有广阔的发展前景。     

利用热镀锌渣制备超细锌粉的试验研究

利用冷轧厂热镀锌渣为原料,采用蒸发-冷凝法直接制备出超细锌粉。采用新型蒸发装置、冷却装置,考察了最大蒸发温度、恒温时间、保护气体通入量、蒸发物料量、冷却强度等对锌粉收得率及粒度分布的影响。对所得超细锌粉的化学成分、粒度分布、XRD和微观结构进行测试,并讨论了锌粉团聚的原因及对策。     

连铸板坯中碳钢开浇用发热保护渣

连铸板坯开浇时的浇铸状况恶劣,开浇炉的铸坯表面缺陷发生率较高。使铸坯在结晶器内缓冷是防止铸坯纵裂的有效措施。针对通常使用的低碱度、低结晶温度的发热型开浇渣不能使铸坯在开浇阶段得到缓冷的缺点,开发了连铸板坯中碳钢开浇用发热保护渣,除进一步改善发热性能外,高碱度、高结晶率的开浇渣所形成的渣膜增大了结晶器与铸坯问的热阻,改善了铸坯在结晶器内的缓冷条件,开浇炉的第1、2块板坯的纵裂发生率明显下降。     

CAS-OB喷粉精炼温降预测模型

通过分析喷吹气体、喷吹粉剂、过程化学反应、浸渍罩插入钢水、钢液面裸露以及包衬蓄热等过程对CAS-OB喷粉精炼工艺钢液温降的影响,建立了过程温降预测模型.模型计算结果表明：对喷吹气体加热以及成渣反应导致的钢液温降基本上可以忽略;在喷吹粉剂一定的情况下,钢液面产生裸露眼以及钢包烘烤温度低是引起钢液温降的主要因素.利用模型计算CAS-OB喷粉过程以及IR喷粉过程温降,得出在相同的处理时间内,前者要明显低于后者,这主要是因为CAS-OB喷粉过程将喷枪布置在浸渍罩内,渣面裸露面积小所致.     

ZrO_2－Y_2O_3超细粉末的研制

以ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３超细粉末为研究对象，通过Ｘ射线衍射、差热分析（ＤＴＡ）、透射电镜和扫描电镜观察等方法，对共沉淀法制备的超细粉末进行了物相、粒度分析，并对该粉料压形烧结后进行了组成、密度、显微结构的测试分析。探讨了分散剂、盐溶液浓度、ｐＨ值、灼烧温度等条件对粉末烧结性能的影响，对用分散剂代替无水乙醇脱水工艺控制粉末团聚体做了研究尝试，得出了制备超细粉末的最佳工艺条件并制得了粒度为２０ｎｍ的ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３超细粉。     

长水口渣线部位用镁碳质耐火材料的性能研究及应用

摘要：为了进一步提高长水口渣线部位用镁碳质耐火材料的服役寿命,研究了Si粉添加量（质量分数1%~5%）对镁碳质耐火材料显气孔率、体积密度、常温强度和高温抗折强度等关键性能的影响,以及与传统铝碳质耐火材料的抗渣性能对比。结果表明,随着Si粉添加量的增加,镁碳质耐火材料的显气孔率略有降低,常温强度影响不大,高温强度明显增强。其中,当Si粉添加量为5%（质量分数）时,镁碳质耐火材料高温抗折强度提高了30.2%。此外,研究发现,铝碳质耐火材料的侵蚀速率随中间包渣碱度的增大而增大,而镁碳质耐火材料在面对高碱度渣时表现出更好的抗侵蚀能力。最后,在钢厂实际环境的产品测试结果也印证了Si粉对镁碳质耐火材料使用性能的有效提升,具体为用常规铝碳质渣线浇铸SPHD、SPHE和IF钢种时的使用寿命仅为1~3炉,而用镁碳质长水口渣线浇铸的使用寿命提升到3~6炉。     

直接还原碳化法制备超细碳化钨粉的工艺研究

采用三氧化钨直接还原碳化法制备超细碳化钨粉,研究了碳化温度,碳化时间及配碳量等工艺参数对合成产物的物相和颗粒形貌的影响,并对反应机理进行了探讨。结果表明,在氮气气氛下,采用直接还原碳化法制备超细碳化钨粉的最佳工艺参数为:碳化温度1200℃,碳化时间3h,配碳量0.21。     

Carbon Pickup in Continuous Casting Processes

The quality of the as‐cast strand is influenced by a recarburization reaction since mould powder contains carbon particles necessary for a controlled melting behaviour. Intensive testing reveals a carbon pickup in the surface of the as‐cast strand depending on content and type of the carbon in the mould powder. Using the combination of laboratory trials and numerical simulations the effect of carbon pickup from mould powder to the strand shell was investigated. Laboratory experiments show that the recarburization of the liquid steel through the mould powder can be explained by Marangoni convection. This can happen in the slag rim when the carbon is entrapped by the solidifying steel and starts to diffuse inwards the strand.