论文部分内容阅读
钢渣是原料在炼钢炉中各元素被氧化后生成的氧化物之间相互固溶、混合所形成的混合物,而中国作为世界第一大钢产量国家,如何对其钢渣的高效回收利用将具有重要的意义。本研究以宁夏钢铁公司的转炉钢渣为原料,分别以炭黑和高碳粉煤灰为还原剂,采用微波加热的方式对钢渣进行还原,还原出的钢渣采用湿式弱磁选工艺进行磁选,磁选物质用作炼钢原料,重新回炉炼钢,磁选尾渣用于制作钢渣水泥,如此则形成以废治废,对节约成本和绿色环保有重要的意义。本文从以下三个方面进行了研究。第一、转炉钢渣块经过鄂式破碎,对其进行干式手工磁选,磁选尾渣即为本研究的原钢渣,通过化学分析和X射线衍射分析（XRD）对原钢渣进行分析,得出本钢渣的主要化学组成为CaO、SiO2、FeO、Fe2O3和MgO等,主要矿物相为硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）和钙铁相;钢渣中全铁含量高达23.30%（以Fe2O3记）,主要以钙铁相、镁铁尖晶石、氧化态（FeO、Fe2O3、Fe3O4）和少量的单质铁的形式存在;采用Jade6.5对本钢渣进行全谱拟合精修发现钢渣中胶凝相β-C2S、C3S、α′-C2S三者含量达到61.1%,有利于制备钢渣水泥;采用Factsage6.4热力学软件对钢渣中铁相与碳粉发生还原反应的条件进行计算得出,在t>602.3℃时,Fe2O3可以首先被还原成单质铁,t>771.4℃,钢渣中所有铁相均可以被还原。第二、以Factsage6.4热力学软件为依据,在不同还原剂、反应温度、保温时间、碳含量的条件下对钢渣的微波还原进行了研究。研究表明:还原剂为炭黑,反应温度在850℃,保温时间30min,炭黑含量为钢渣含量的4%的条件下,钢渣还原的效果最好,金属化率可达88.28%;还原剂为高碳粉煤灰时,对其反应温度和保温时间进行测定,结果与炭黑还原的结果相一致,在此优化工艺下金属化率达到89.56%。以扫描电镜对还原产物进行背散射扫描及能谱分析,可以看出还原产物中单质铁弥散分布,最大直径可达30μm,且纯度较高,第三、对还原产物进行湿式弱磁选工艺进行磁选,得出炭黑还原产物和高碳粉煤灰还原产物均在0.074T的磁场条件下磁选效果最好,磁选铁品位分别达到66.79%、64.82%,回收率达到55.31%、52.82%。尾渣进行钢渣水泥试验研究,对钢渣水泥的初终凝时间、安定性能以及胶砂强度进行测定,钢渣掺量在50%以内其安定性均为合格,当钢渣的加入量超过30%,钢渣水泥的初终凝时间出现明显的延长,不利于用作钢渣水泥,在钢渣掺量30%,粉煤灰掺量10%的条件下对钢渣水泥的胶砂性能进行测定,测得28d的抗折强度以及抗压强度分别为6.22MPa、33.62 MPa,达到32.5水泥的强度指标。