钢渣改性对其矿物相及易磨性的研究

摘要

钢铁行业作为国民经济的基础行业,为国民经济的发展作出了重要贡献。然而钢铁生产过程中的固体废弃物——转炉钢渣一直得不到合理高效的利用。钢渣是炼钢过程中产生的副产品,其产量约为粗钢产量的12％—15%。十一五规划指出,钢渣综合利用率要达到86%以上,而现实状况与此目标还相差甚远。2008年钢渣排放量约为6357万吨,但因技术限制,其利用率很低。2010年全国粗钢产量为6.27亿吨,而钢渣的产量约达到1亿吨。钢渣的综合利用情况依然严峻。钢渣的大量堆弃不仅占用了大量土地,还严重污染了生态环境,同时也造成资源的极大浪费。　　钢渣微粉化是目前较为重视的一种钢渣资源化利用方式,但钢渣易磨性差,限制了其微粉化处理。本文从钢渣的成分的角度出发,研究钢渣中的几种成分的变化对钢渣的矿物相及易磨性的影响。本文根据国内外钢厂的钢渣实际成分结合实验室研究的可行性,适当降低本文实验的复杂程度,使用分析纯试剂配制质量百分比为CaO48%-SiO212%-MgO10%-Fe2O330%的四元合成渣基础系。并通过分别加入不同量的CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3、NH4H2PO4对合成渣改性,研究各成分含量变化对合成渣的矿物相和易磨性的影响。　　通过实验分析得出:实验渣系中的主要矿物相为2CaO·SiO2、2CaO·Fe2O3、MgO相以及少量存在的RO相(MgO·nFeO)。CaO及SiO2的加入增加了钢渣中易磨性较好的硅酸盐相所占比列,对渣的易磨性有改善作用,在CaO的添加量为7%时,渣中的硅酸盐主要以3CaO·SiO2存在。随着氧化铁的增加,渣中铁酸盐相增多,并促使 MgO独立成相,降低了钢渣的易磨性。 P的加入阻止 C2S的晶型转变,降低了因体积变化的而产生的内应力,减少了渣内部的微裂纹,降低了渣从内部粉化的力量,同时随着 P元素的增加,试样中独立成相的MgO相含量减少,转而生成难磨的RO相,且生成的RO相固溶在MgO相中,显著降低了钢渣的易磨性。Al2O3的加入使渣中难磨的Ca2(Al, Fe)2O5相和MgO·nFeO相的含量明显增加,降低了钢渣的易磨性。　　因本文实验配制的合成渣中主要矿物相的种类与转炉钢渣中的主要矿物相种类相似,故通过对此合成渣的易磨性的研究可以对转炉钢渣的易磨性有定性的了解,为钢渣的资源化处理与利用提供了理论基础。

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引 言

第一章 文献综述

1.1 钢渣的形成过程及分类

1.1.1 钢渣的作用

1.1.2 钢渣的形成

1.1.3 钢渣的分类

1.2 钢渣的化学成分及矿物相

1.2.1 钢渣的化学成分

1.2.2 钢渣中的矿物相

1.3 钢渣的性质

1.3.1 钢渣的物理性质

1.3.2 钢渣的黏度和流动度

1.3.3 钢渣的胶凝性

1.3.4 安定性

1.3.5 易磨性

1.3.6 钢渣的光学碱度

1.4 钢渣综合利用

1.4.1 钢渣处理方法

1.4.2 钢渣综合利用的途径

1.4.3 钢渣资源化利用中存在的问题

1.5 钢渣粉磨性能研究

1.5.1 钢渣粉磨性能对其资源化利用的影响

1.5.2 钢渣粉磨特点

1.5.3 钢渣粉体特性

1.5.4 钢渣粉磨性能影响因素

1.5.5 改善钢渣粉磨性能的方法

1.5.6 本文拟开展的主要研究

1.5.7 研究方法及实施方案

第二章 实验

2.1 实验方案

2.1.1 实验基础渣系选择

2.1.2 合成渣的制备及改性

2.1.3 合成渣的表征

第三章 结果与分析

3.1 各渣样成分分析结果

3.2CaO 加入量对合成渣矿物相及易磨性的影响

3.2.1 各组渣样矿相组成

3.2.2CaO 加入量不同对合成渣易磨性的影响

3.2.3 小结

3.3 不同 SiO2加入量对合成矿物相及易磨性的影响

3.3.1 各组渣样矿相组成的分析

3.3.2 不同 SiO2加入量对合成渣易磨性的影响

3.3.3 小结

3.4 不同 Fe2O3加入量对钢渣矿物相及易磨性的影响

3.4.1 不同 Fe2O3加入量对合成渣矿物相的影响

3.4.2Fe2O3含量的变化对合成渣易磨性的影响

3.4.3 小结

3.5 不同 P 加入量对合成渣矿物相及易磨性的影响

3.5.1 不同 P 加入量对合成渣矿物相的影响

3.5.2 不同 P 加入量对合成渣易磨性的影响

3.5.3 小结

3.6 不同 Al2O3加入量对合成渣矿物相及易磨性的影响

3.6.1 不同 Al2O3加入量对合成渣矿物相的影响

3.6.2 不同 Al2O3加入量对合成渣易磨性的影响

3.6.3 小结

结论与展望

参考文献

在学研究成果

致谢