转炉钢渣排放量约为钢产量的15~20%,每年都以近1亿吨的速度排放,全国钢渣累积堆存近10亿吨,属于大宗工业固体废弃物。若在排渣过程中加入调节材料,利用高温余热使钢渣发生二次物相反应,还原回收铁氧化物的同时形成类似水淬矿渣,可实现“渣、铁、热”的三效利用。本文选取高碱度低硅低铝质钢渣为研究对象,调节材料为高岭土、煤矸石和煤渣,参照钙硅铝三元相图,基于化学组成进行配料设计,提出了影响重构钢渣矿物组成和胶凝活性的关键参数,并用熔体高温物性解释了其原理;考察了不同反应条件,包括反应温度、保温时间、水淬温度、物料均匀程度等因素对重构渣结构和性能的影响;探讨了调节材料掺量、反应时间、还原组分种类和掺量不同时重构渣中铁元素赋存状态变化,为钢渣在线重构新技术奠定了一定的理论基础。试验结果表明:碱性系数和硅铝比对重构渣矿物组成和结构影响很大。若硅铝比大于1.7,当碱性系数为0.92~1.16时,重构渣玻璃体含量高于90%,28d活性指数达到高炉矿渣粉S95等级;当碱性系数从1.20增大到1.40,重构渣玻璃体含量大幅度下降至不足45%,28d活性指数低于80%;当碱性系数高于1.77,重构渣未完全熔融不能水淬处理。若硅铝比低于0.5,由于渣相熔化温度急剧降低,碱性系数为1.69时,重构渣玻璃体含量也能达到80%以上,但与水泥的适应性不好,应作高铝矿渣使用。炉渣结构理论和熔体高温物性可以解释上述规律,在高碱度钢渣中掺入硅铝质调节材料,碱性系数逐渐减小,配料化学组成点向液相线温度降低的方向靠拢,渣相熔化温度降低,1500℃下熔渣过热度更大,质点反应更均匀,熔渣自由流动性好,水淬处理时与水热量交换快速且充分,导致其粘度急剧地升高,形成了以玻璃相为主的结构。合适的化学组成条件下,影响钢渣重构效果的反应条件主次顺序是反应温度>保温时间>水淬温度。反应温度高于熔化温度50℃以上,重构渣玻璃体含量接近90%,反应温度高于熔化温度25℃左右,重构渣玻璃体含量大幅下降。保温时间对钢渣重构效果的影响程度与反应温度有关,反应温度较低时延长保温时间可以提高重构渣玻璃体含量。钢渣中铁氧化物的还原反应按Fe2O3→Fe3O4→Fe O→Fe的顺序逐级进行,Fe2O3最容易被还原,Fe O较难还原,高温下两者的还原反应同时发生,Fe2O3先于Fe O被完全还原。还原组分不足,可能造成大量铁元素以二价态存在。若调节材料掺量较高,重构渣完全熔融且渣铁分离良好,铁的回收率可达到93%以上,粗铁品位高于82%。