钢渣碳化强化制备透水混凝土的试验

钢渣是粗钢冶炼过程中的废渣,体积安定性不良、胶凝活性差限制了其在建筑材料中的应用。本文通过碳化强化钢渣集料和钢渣透水混凝土提升骨料及混凝土性能。结果表明：钢渣集料在碳化养护过程中会生成碳酸钙填充在孔隙中,从而提高集料的致密程度,2 h的碳化养护使得集料的压碎指标、吸水率分别降低24.7%、49.7%;采用钢渣粉和碳化钢渣集料分别取代40%水泥和40%天然集料会降低透水混凝土的抗压强度,但通过2 h的碳化养护可使透水混凝土的28 d抗压强度提高45.5%,同时胶凝材料固碳可达12.4%。由于孔隙率的降低,在试验条件下,碳化钢渣透水混凝土的透水系数为2.4 mm/s,较未碳化的钢渣透水混凝土降低13.1%。     

螯合处理对钢渣体积安定性的改善

摘要：钢渣中存在的游离氧化钙(f-CaO)会与水反应生成氢氧化钙（Ca2(OH)2）,造成体积膨胀,使得钢渣的利用变得困难。通过配制草酸与柠檬酸钠螯合剂消除游离氧化钙。探讨钢渣水化规律和吸水率,确定最佳螯合时间和螯合浓度。利用XRD、TG、SEM分析钢渣矿物成分、游离氧化钙含量及微观形貌变化;对比处理前后钢渣膨胀率、黏附性和压碎值等物理指标。结果表明：草酸和柠檬酸钠螯合剂最佳螯合时间分别为84、108h,最佳螯合浓度分别为0.4、0.2mol/L,均对钢渣膨胀性有所抑制,尤其是草酸螯合剂,游离氧化钙消除率达到52%,钢渣膨胀率下降51%。螯合处理后钢渣断面部分物质发生水化反应,表面分别形成大量草酸钙(CaC2O4)和柠檬酸钙(C12H10Ca3O14)络合物,发生沉淀转化,改善了钢渣集料的物理特性。     

转炉钢渣快速吸收二氧化碳试验初探

为了实现转炉钢渣的资源化利用,试验研究了在温度350～800℃,反应时间0.5～3.0 h,二氧化碳体积分数20%～80%的条件下,对不同粒径的转炉钢渣进行快速改性,使转炉钢渣中含有的大量游离氧化钙转化成碳酸钙,达到体积稳定,碱性减弱的情况.     

干法循环利用实现钢渣“零”排放

通过对熔融钢渣的均化改性、全部粒化水淬干燥、有效提高钢渣活性、减少游离氧化钙的含量,使钢渣早期强度大幅提高、安定性好,为钢渣磁选除铁后的尾料铜渣大量使用提供必须的保障。工艺流程有机地结合起来,使钢渣处理与利用的全过程节能环保、经济实用,大幅提高钢渣性价比,实现钢渣“零”排放。     

钢渣细集料安定性测定方法研究

钢渣细集料具有密度大,强度高,抗渗性好等优点而大量应用于建材行业.安定性是决定钢渣制品能否工程推广的关键因素,因此有必要寻找合适的安定性的测定方法,准确检测其安定性.通过开展多种试验方法进行钢渣细集料安定性的测试研究,结果表明压蒸法测定强度变化是比较可靠的安定性检测方法.     

乙二醇-TG法测定钢渣中的游离氧化钙

以新余钢铁厂热泼钢渣为原料,对乙二醇-TG法测定钢渣中游离氧化钙含量的方法进行了探讨.分别用乙二醇对氧化钙、氧化镁和氢氧化钙进行滴定,用TG-DTA法对比表面积为500m2/kg不同水化龄期的钢渣和不同掺量氢氧化钙的钢渣进行分析.结果表明,乙二醇可以准确测定钢渣中的总钙(游离氧化钙和氢氧化钙)含量,TG-DTA法可以准确测定钢渣中的氢氧化钙含量,两者之差为游离氧化钙的含量,因此,乙二醇结合TG法可以测定钢渣中真实的游离氧化钙的含量,准确率在95%以上;将该方法用于测定新余钢铁厂热泼钢渣,得到游离氧化钙含量为3.17%.     

钢渣用于填筑高速公路路基的研究

通过对武钢钢渣进行一系列试验,全面分析钢渣的化学成分、物理力学性能、矿相组成、安定性以及有害性。结果表明,当钢渣的存放期为12个月时,其压碎值、游离氧化钙含量、安定性、有害性试验均满足国家及行业有关标准要求,因此存放12个月以上的钢渣可以作为高速公路路基材料。     

转炉钢渣微粉的加工与品位分析研究

钢渣经过破碎、磁选等预处理工艺，达到一定的粒度后便可以进行粉磨加工，其易磨性可以通过钢渣微粉比表面积的变化来确定。激光粒度分析证明，钢渣微粉颗粒级配合理。化学分析结果证明，尽管钢渣微粉碱度系数属中、高度，但除含铁量需进一步降低外，其它化学成分不会影响钢渣微粉的使用性能。一定掺量的钢渣微粉不会因游离氧化钙较高而造成体积安定性不佳。经过复合后的钢渣-矿渣粉可使活性指数达S95级以上。     

宝钢钢渣在混凝土材料中资源化应用技术研究

通过对宝钢不同种类的钢渣化学成分和矿物岩相组成的X射线分析、钢渣微粉安定性、钢渣粒料稳定性、钢渣集料的磨耗值、放射性和碱度等基础特性的试验研究分析;进一步探讨了钢渣微粉、钢渣型砂、钢渣集料用于钢渣粉混凝土、钢渣透水混凝土、钢渣配重混凝土等新型混凝土及其制品在建筑工程中应用特点和性能;提出了钢渣在混凝土中资源化综合利用的发展路径。     

利用铁尾矿高温改性钢渣的性能

研究了铁尾矿高温改性处理对钢渣体积稳定性和胶凝性能的影响,结合X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等测试方法,对改性钢渣的矿物组成和微观形貌进行了分析.发现铁尾矿的高温改性显著降低了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)的含量,提高了钢渣胶凝性能.铁尾矿掺加质量分数为20%和处理温度为1250℃时,钢渣中f-CaO的质量分数由4.84%降低至1.82%,降幅达到62.4%,28d活性指数比原始钢渣体系提高5.6%.铁尾矿掺量由10%增加至30%时,改性钢渣中相继出现镁蔷薇辉石、镁黄长石和钙镁辉石等硅酸盐矿相.高温改性过程促使RO相分解,RO相中的FeO转化为磁铁矿相(Fe₃O₄).      

不同处理条件下转炉渣活性的分析

 不同预处理工艺对转炉渣矿物组成的影响不同,急冷及陈化处理有利于活性矿物的生成。转炉渣中的游离钙结构致密使反应缓慢,经过消解陈化处理,生成硅钙石和Ca(OH)2固溶体,既有利于游离钙的消解,又可提高其活性。因此,将钢渣用于混合材时,需严格控制游离钙质量分数在4%～5%范围内,以实现高效利用。     

钢渣处理与综合利用技术

结合国内外钢渣处理与利用现状,分析评述了钢渣余热自解热闷工艺、浅盘热泼工艺、风淬工艺、水淬工艺、滚筒处理工艺等钢渣处理工艺,及钢渣作为钢铁冶炼熔剂、用作建筑材料、筑路材料、回收废钢、钢渣微粉等资源综合利用技术。建议在电炉氧化渣水淬工艺、高磷铁水冶炼脱磷处理及钢渣加工设备等方面加强研究和改进。     

不同镁含量钢渣陶瓷的致密化机制

为了获得钢渣制备陶瓷过程中,烧结温度和保温时间的影响规律及实现样品的致密化,在传统研究关于配方试制及性能检测的基础上,以钢渣、黏土等为主要原料制备出钢渣陶瓷,针对低镁样品和高镁样品,研究了烧结温度和保温时间对样品烧结性能的影响及致密化规律.基于烧结速率方程建立了烧结温度和保温时间对样品线性收缩率的函数关系.通过动力学分析,得出不同条件下的烧结激活能,分析认为不同Mg含量下陶瓷样品的致密化方式为扩散控制,低镁样品烧结温度为1000℃时,物质迁移由表面扩散控制,1100℃时,以体积扩散为主;高镁样品在1110℃以上烧结时,主要由液相烧结过程的扩散控制.      

大型转炉优化造渣工艺提高脱磷的效果

 针对转炉冶炼存在的转炉前期化渣速度慢,冶炼终点钢水、炉渣氧化性高,终点磷含量控制不稳定等问题,利用炉渣熔化性测定、热力学平衡计算、炉渣矿相分析的方法研究了260 t转炉造渣、供氧工艺。结果表明,转炉初期渣熔化温度为1 330 ℃,不利于转炉前期化渣;终渣熔化温度为1 200 ℃,不利于转炉后期的炉衬维护;终点钢水磷含量与渣钢间磷平衡值差距较大,说明转炉吹炼终点动力学条件不足;炉渣中游离氧化钙含量较高,有部分未熔化的石灰。通过优化转炉渣料加入顺序和数量,强化转炉终点氧枪枪位控制、底吹搅拌等技术措施,可获得较高的转炉终点脱磷率和渣-钢间磷分配比,使终点渣-钢间磷含量更接近平衡;终点炉渣发育良好,游离氧化钙含量适中。     

钢渣热闷工艺反应动力学模型的建立

通过反应动力学基本原理和数学方法,结合热闷工艺过程的实际情况,建立了钢渣热闷工艺反应动力学模型,对热闷过程参数控制、热闷过程化学反应的速率及游离氧化钙和游离氧化镁的反应率进行了探讨。增强热闷池上下压力差、适当减小热闷池设计的垂直落差、增大热闷池中的料层空隙度、适当延长操作时间对热闷工艺都是有利的。     

粉末样品的粒度对压片-X射线荧光光谱法测定炉渣准确度的影响

压片-X射线荧光光谱法(XRF)测定炉渣的准确度常常受到粒度效应和矿物效应的影响。实验结合扫描电镜和能谱仪的检测手段,从宏观和微观的角度研究了炼钢精炼炉渣各组分在不同粒径范围的分布;对不同制备方法制得的粉末样品进行压片法和熔片法制片后采用X射线荧光光谱测定,并分析了检测结果产生差异的原因;借助ANOVA一元方差统计分析法,在0.16~0.088mm粒度范围内,讨论了粒度对不锈钢精炼渣、电炉渣、碳素钢精炼渣、电炉渣主成分的压片-X射线荧光光谱法结果的影响:同一样品的同一组分在不同粒度范围内所占份额不同,特别是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁尤为显著,以至影响样品的均匀性和代表性;当样品粒度研磨至0.16~0.088mm时,粒度影响不显著,压片法测定结果趋于稳定,可满足生产检验需求。     

EDTA络合滴定法测定钢渣面脱氧剂中氧化钙和氟化钙

建立了EDAT络合滴定法测定钢渣面脱氧剂中氧化钙和氟化钙含量的分析方法。试样用碳酸钠-硼酸混合熔剂熔融, 稀盐酸浸取, 六次甲基四胺分离铝离子和铁离子后, 以三乙醇胺掩蔽剩余干扰离子, 在强碱介质中, 以钙黄绿素作指示剂, 用EDTA标准滴定溶液滴定了试样中总氧化钙的含量。采用稀乙酸浸取分离试样中碳酸钙、氧化钙, 过滤分离氟化钙, 用锆-二甲酚橙褪色光度法测定了浸取液中的氟, 换算为氟化钙的量;同时用混合酸分解沉淀, 采用EDTA络合滴定法测定了沉淀中氟化钙的量;将二者相加后除以试样总量得到试样中氟化钙的含量。用总氧化钙的含量减去由氟化钙换算成的氧化钙含量, 即为试样中氧化钙的含量。采用方法对钢渣面脱氧剂试样进行6次平行测定, 相对标准偏差(RSD)小于1.5 %。选取高纯铝粉、基准三氧化二铝和基准氧化钙以及萤石标准物质合成钢渣面脱氧剂试样A1、A2、A3, 同时在精炼渣标准物质中加入基准氧化钙和萤石标准物质合成试样A4, 按照方法进行氧化钙和氟化钙的测定, 结果与理论值一致。在钢渣面脱氧剂试样中加入基准氧化钙和萤石标准物质进行加标回收试验, 回收率在94%～102%之间。     

冶炼钢铁过程中多种固体废物的鉴别

在钢铁的冶炼过程中,主要产生炉渣、除尘灰和氧化皮等固体废物,其中氧化皮是国家规定可以进口的固体废物,炉渣和除尘灰属于不能进口的固体废物。实验针对冶炼钢铁过程中产生的固体粉末进行鉴别,首先利用肉眼和扫描电镜(SEM)对样品进行初步判断,例如炉渣的外观不是正常天然矿物的块状或粉状,而除尘灰颗粒较细、较轻,氧化皮呈鳞片状、有金属光泽。再利用X射线荧光光谱(XRF)对制得粉末中的元素进行分析,炉渣的主要元素为钙、硅、镁和铝,铁的含量极低;而除尘灰中铁的含量很高,同时含有锌和钙;氧化皮的主要元素也是铁。最后利用X射线衍射(XRD)技术对粉末中存在的物相进行分析,从而推断出固体粉末的属性,炉渣中的主要物质是CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂形式存在的配合物;除尘灰中的主要物质是铁的氧化物以及一些氧化锌;氧化皮的主要物质也是铁的氧化物,其中氧化亚铁的含量高。通过实验建立了这3种固体废物的鉴别方法,对进口固体废物的监管提供指导。     

使用菱镁石调整渣型和使用铝渣型冶炼锰硅合金生产的探讨(Ⅱ)

论述了使用菱镁石调整渣型生产锰硅合金的特点。采用钙镁渣型,炉渣中MgO含量控制在16%～18%,CaO含量控制在12%～14%;采用镁渣型,炉渣中MgO含量控制在18%～21%。增加渣中MgO含量可提高元素的还原效率,提高炉温,降低炉渣黏度,而相对于钙渣型,可提高硅的利用率,减少焦炭和硅石用量,同时降低渣中跑锰;使用铝渣型(与钙渣型和镁渣型相比)会有更高的炉温,硅的利用率和元素回收率增加,若原料搭配合理,使用铝渣型生产锰硅合金可不另配入硅石。通过比较得出:配入菱镁石调整渣型冶炼锰硅合金是完全可行的。