还原铁法重构钢渣及其矿物组成

分别采用直接还原法和熔融还原法对柳钢和宝钢2种钢渣进行了铁还原重构试验，利用 X射线衍射、扫描电子显微镜研究了重构钢渣的矿物组成，并采用水泥胶砂强度试验法测定重构钢渣的活性指数。结果表明：直接还原法可将钢渣中铁氧化物还原成铁珠，尺寸范围为1～50μm，金属铁颗粒均匀分布在各种矿物之间；铁酸钙相、镁蔷薇辉石在重构过程中分解，柳钢钢渣硅酸三钙(C3S)和宝钢钢渣硅酸二钙(C2S)分解，钢渣重构后硅酸钙相组成由原钢渣中Ca/Si摩尔比决定；RO相被还原成金属铁和MgO，原钢渣总铁含量越高，铁还原越彻底。熔融还原法可将钢渣中铁氧化物还原成金属 Fe，在重力作用下渣铁分离，还原率近乎100%；随炉冷却渣矿物组成为钙铝黄长石、镁黄长石、C2S，与硬矿渣相似；水淬渣以玻璃体为主，柳钢和宝钢重构渣玻璃体含量分别为97%和73%，与水淬矿渣组成相近。采用还原铁法所得重构钢渣的活性指数显著提高。     

钒渣添加石灰石氧化焙烧过程中物相的转化行为

对钒渣添加石灰石氧化焙烧过程进行了研究,分析了工艺参数变化对钒浸出效果的影响及其与物相转化行为的关系.结果表明,在实验条件下,焙烧熟料微观形貌一般呈多物相聚合形态,包括细条或粒状固溶体R_2O_3、熔化或半熔态的偏钒酸钙(Ca,Mg)(VO_3)_2和焦钒酸钙(Ca,Mg)_2V_2O_7、条状铁板钛矿Fe_2TiO_5及辉石相.随焙烧温度和钙钒比(CaO/V_2O_5质量比)提高及加热速度降低,钒浸出率增加.但温度和钙钒比过高、加热速度过慢均使硅钙反应加强,形成Al_(1.77)Ca_(0.88)Si_(2.23)O_8或Ca_2SiO_4,不利于钒的转化和浸出.适宜的焙烧条件为焙烧温度约900℃,加热速度2~2.66℃/min,钙钒比0.6.     

含钒钢渣亚熔盐法浸出提钒过程与机理

实验研究了采用钾系与钠系亚熔盐反应介质提取含钒钢渣中钒的工艺与机理. 结果表明,亚熔盐体系对含钒钢渣的提钒机理是通过分解硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙等钒的固溶相,使钒以可溶性钒酸盐形式溶出,钢渣中高CaO对钒溶出的负面影响可通过调整浸出液中氢氧化钠(钾)浓度避免. 与传统工艺相比,亚熔盐体系反应温度由850℃降至220~240℃,反应时间由4~6 h降至1~2 h,在显著降低能耗、提高效率的同时,钒的一次转化率钠系可达85%,钾系可达97%;且在钾系亚熔盐氧化性气氛中实现钒、铬共提,基本实现了含钒钢渣中钒的高效清洁提取.     

高KH值、超低硅酸率生产水泥熟料

众所周知，水泥熟料的矿物主要含有硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)、铁铝酸四钙(C4AF)及其他物质。其矿物组成决定了水泥的水化速度、水化产物本身的强度、形态与尺寸以及彼此间构成网状结构时各种键的比例．对水泥强度起重要作用。布特等人经过试验证明。硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的重要因素．28天强度基本依靠C3S含量。硅酸二钙(C2S)的含量在水化早期直到28天前，对强度影响不大，它的强度发展主要在后期。     

铁钙比对煤灰熔融特性的影响

在灰中铁钙比(Fe2O3/Ca O)1.1的刘一煤中添加Ca CO3和还原铁粉,调节灰中铁钙比,考察铁钙比对煤灰熔融温度及渣样矿物组成的影响。结果表明,随铁钙比的增大,煤灰熔融温度逐渐降低,铁钙比5.5时,煤灰流动温度1 300℃;增大铁钙比,莫来石的生成受到了抑制,钙长石在高温下依然存在,含铁矿物进入低温共融矿物群的数量增大,显著降低灰熔融温度;降低铁钙比,高温下生成大量的高熔点矿物钙黄长石,导致灰熔融温度较高。     

铜冶炼废渣脱硅工艺研究

以铜冶炼废渣[简称铜渣,主要成分为铁橄榄石（Fe₂SiO₄）]为原料,采用钠化焙烧的方法脱除废渣中的硅,研究了以氢氧化钠为钠化剂对铜渣脱硅的影响。首先采用正交实验探究了焙烧温度、矿碱质量比、焙烧时间等因素对铜渣脱硅的影响顺序,在此基础上采用单因素实验研究了铜渣脱硅的适宜工艺条件。结果表明：铜渣脱硅影响因素由大到小的顺序为焙烧温度、矿碱质量比、焙烧时间。铜渣脱硅的适宜工艺条件：焙烧温度为650 ℃,矿碱质量比为1∶1.75（氢氧化钠理论量的4.17倍）,焙烧时间为180 min。在此条件下铜渣钠化焙烧所得产物的水浸渣中二氧化硅的质量分数降至1.74%,脱硅率达到94.5%。焙烧产物及其水浸渣的X射线衍射分析表明,铜渣钠化焙烧脱硅的机理是铁橄榄石转化为铁酸钠和硅酸钠,铜渣中的铁最终以四氧化三铁的形式存在,硅以硅酸钠的形式脱除。     

低钙硅酸盐矿物碳化硬化性能研究进展EI北大核心CSCD

低钙硅酸盐矿物在一定湿度下能够与二氧化碳发生反应,反应产物能够迅速凝结、硬化形成致密的硬化体。为了更好地研究和利用低钙硅酸盐矿物的碳化硬化性能,综述了低钙硅酸盐矿物的碳化反应过程、碳化硬化机理等方面的研究进展。低钙硅酸盐矿物碳化形成的碳酸钙晶体和高度聚合的非晶态二氧化硅凝胶是硬化体强度增长的主要来源,并且低钙硅酸盐矿物组成、结构及其与胶凝性能的关系,碳化反应及硬化机理,碳化硬化体的结构和耐久性等方面需要进一步系统研究。     

钒渣焙烧-水热碱浸提钒

实验研究了不同条件下钒渣焙烧与NaOH溶液水热浸出对钒浸出率的影响,并分析了过程机理. 结果表明,焙烧温度达700℃以上可实现钒铁尖晶石的氧化分解,850℃焙烧2 h是钒渣空白焙烧的最佳条件,浸出的最佳条件是反应温度180℃、钒渣粒度小于74 mm、反应时间2 h、液固比5 L/g、碱浓度30%(w)、搅拌速度500 r/min. 该条件下钒浸出率达95%以上,无有害气体产生.     

FeO-SiO_2系废渣的火山灰活性研究

通过将FeO-SiO2系渣中典型的镍渣和铜渣掺入硅酸盐水泥中,研究其火山灰活性。研究表明,镍渣和铜渣中的主要矿物相是铁橄榄石,同时含有部分玻璃相。在水化早期火山灰活性较低,但在硅酸盐水泥水化产物氢氧化钙的激发下,后期活性逐渐增加,在28 d时表现较高的活性,随着龄期的增长,强度逐渐增加。而且渣的粒度越小越细,活性越高。镍渣和铜渣对硅酸盐水泥的水化产物略有影响,其主要水化产物仍是水化硅酸钙和钙矾石,能谱分析表明存在部分高铁的水化产物,可能是Fe(OH)2凝胶与水化硅酸钙混合生长。     

电炉还原渣对转炉钢渣的重构机理

以电炉还原渣为调节组分,探讨其对转炉钢渣的重构机理。采用X射线衍射仪、热重-差示扫描量热仪、扫描电镜等分析重构前后钢渣的物相组成、结构和胶凝性能。结果表明:高温作用下转炉钢渣中部分原有低熔点矿物熔融,为高温重构反应提供了液相环境。掺入的电炉还原渣为转炉钢渣补充了钙离子,并促进转炉钢渣中硅铝惰性组分(黄长石和钙铁(钙镁)辉石等)的解体和活性胶凝矿物硅酸二钙、硅酸三钙和七铝酸十二钙的生成,增加重构钢渣的活性。与掺重构钢渣前相比,28d龄期的水泥净浆掺重构钢渣后抗压强度增加18.0%,重构钢渣水化产物数量提高,水化进程明显加快。     

钒渣焙烧-碱浸提钒工艺焙烧过程机理

对钒渣空白焙烧-碱浸提钒,研究了钒渣中钒的转化和溶出规律. 结果表明,焙烧过程中渣中钒铁尖晶石FeV2O4中的钒逐步氧化成VO2和V2O5,并优先与Ca, Mn和Mg等形成钒酸盐;浸出分为低温浸出和高温浸出,低于180℃只能浸出钒酸盐和钒氧化物,高于180℃可浸出固溶在硅酸钙中的钒,钒浸出率达97.63%.     

石煤提钒尾矿制备硅酸盐水泥熟料的研究

以石煤提钒尾矿细粉、碳酸钙、粘土和铁粉为原料,在不同煅烧条件下制备了不同配比的产物,并研究了其性能.结果表明:(1)产物的主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙和铝酸三钙,符合水泥熟料的化学组成;(2)熟料煅烧温度为1400℃,粘土掺加量为8％时的方案最优.     

Two-stage cyclic ammonium sulfate roasting and leaching of extracting vanadium and titanium from vanadium slag

Compared with traditional sodium or calcification roasting process for vanadium extraction from raw vanadium slag (V-slag), ammonium sulfate (AS) roasting could reduce about 470℃ roasting temperature and avoid Cl₂, HCl, sodium-containing waste-water and waste gypsum discharging. To reduce the amount of AS added in vanadium extraction process, an efficient AS two-stage cyclic roasting and acid leaching process was proposed. The result of TG analysis indicates V-slag could be decomposed in 275-380℃ using AS roasting process. Using 2.03:1 total mass ratio of AS to V-slag, 90.86% V and 80.54% Ti could be extracted after 380℃ roasting for 30 min and 8% initial concentration of H₂SO₄ leaching at 70℃ for 100 min. XRD analysis indicates V-containing spinel phase in the 1st stage leaching residue would be efficiently decomposed by the cyclic two-stage roasting and leaching process. Furthermore, the valence of V(III) in raw V-slag was not changed after the 1st AS roasting stage, but a part of V(III) in the 1st leaching residue was oxidized to V(V) after 2nd roasting process.     

钒渣钙化焙烧参数对钒浸出率的影响

在分析钒渣(V2O3 8.07%)钙化焙烧过程反应机理的基础上,采用钙化焙烧-酸浸法研究了钙化焙烧过程中CaO/V2O3(质量比)、焙烧温度、焙烧时间对钒浸出率的影响. 结果表明,焙烧温度在600~900℃之间时,V2O5等钒氧化物可与CaO发生反应,形成以CaV2O6, Ca3V2O8, CaV3O7为主的钒酸钙. 当CaO/V2O3由0.48提高到约1.125时,钒浸出率由55.3%提高到69.2%,当CaO/V2O3>1.125时,钒浸出率开始下降. 焙烧温度由750℃提高到825℃时,钒浸出率由56.3%提高到69.7%,温度进一步升高,物料开始烧结,浸出率逐渐下降. 随焙烧时间延长,钒浸出率逐渐提高,2 h后达最大;时间继续增加,钒浸出率会因物料间发生二次反应而下降.     

转炉渣中含磷固溶体相的形成行为研究

本工作在1400℃下,将平均尺寸约450 μm的硅酸二钙颗粒加入到CaO-FeO-SiO2-P2O5体系转炉渣,研究了硅酸二钙的溶解及含磷固溶体相的形成行为。结果表明,硅酸二钙颗粒在FeO-SiO2-P2O5体系转炉渣中溶解时,沿硅酸二钙颗粒周围形成3个区域：未熔硅酸二钙区域(边缘区域渗透高FeO含量的液态渣)、液相和固相(2CaO?SiO2固相和2CaO?SiO2-3CaO?P2O5固溶体)共存区域以及基体渣层;转炉渣中含磷固溶体相的形成方式为析出机制和扩散机制共存,通过析出机制形成的固溶体中的磷含量较高、其他元素含量较低;通过扩散机制形成的固溶体中的磷含量相对较低、其他元素含量相对较高。     

钒酸钾钙化沉钒法制备钒酸钙

针对钾系亚熔盐法分解钒渣的中间产品钒酸钾,提出通过添加CaO实现钒酸钾中钾、钒分离,并同步实现钾再生循环的新方法,考察了各工艺参数对钙化沉钒的影响,得到钙化沉钒的最佳工艺条件. 结果表明,在KOH浓度140 g/L及CaO添加量为理论计算量的1.2倍、反应温度90℃、反应时间2 h的最佳工艺条件下,钒酸钾中钒转化率达95.9%以上,生成的钙化产物为Ca10V6O25,可直接用于钒铁冶炼,钾生成KOH返回用于分解钒渣.     

高钙钒比钒渣钠化焙烧熟料浸出条件研究

采用高钙钒比钒渣[钙钒比ω(CaO)/ω(V2O5) 0.32]在适宜钠化焙烧条件下的熟料,通过单因素控制法,进行水浸出和碳酸铵浸出实验. 对比钒渣熟料两种浸出的适宜条件和浸出效果,分析其特点. 对浸出前后的钒渣进行物相分析,考察和对比两种浸出的浸出机理. 结果表明,钒渣熟料水浸适宜条件为,温度90℃,时间30 min,液固比8.0 mL/g. 此条件下的钒浸出率为89.4%;钒渣熟料碳酸铵浸出适宜条件为,温度60℃,时间20 min,碳酸铵含量12%. 此条件下钒的浸出率为90.2%;与熟料水浸相比,碳酸铵浸出钒的浸出率提高0.8%,浸出温度下降30℃,浸出时间缩短10 min;熟料水浸时只有水溶性钒酸盐被浸出,而碳酸铵浸出时水溶性钒酸盐和部分水不溶性钒酸盐都被浸出.