創(chuàng)新論壇論文1.5

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1、鋼渣的氧化改質(zhì)技術(shù)研究張麗麗，陳宇紅，衛(wèi)智毅（北方民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院銀川750021）摘要：以寧夏鋼鐵公司機(jī)磁選后的轉(zhuǎn)爐鋼渣（緩冷渣）為原料，用鋼渣化學(xué)分析法（YB/T1402009）測(cè)定鋼渣中鐵的分布，通過(guò)氣化反應(yīng)的熱力計(jì)算，采用固相氣化法和液相氣化法對(duì)鋼濟(jì)進(jìn)行氣化改質(zhì)研究，通過(guò)X射線衍射法確定氣化樣屮鐵組成，丼利用濕式強(qiáng)磁選實(shí)驗(yàn)和化學(xué)滴定法確定氧化實(shí)驗(yàn)的最佳條件。結(jié)果表明：鋼渣屮FeO含量最高，其次足Fe2（V中.質(zhì)鐵含M最少；氧化鋼渣中的鐵主要以F&0.,、鈣鐵相形式存在；且鬧相氧化實(shí)驗(yàn)最佳條件為:1100°C、保溫lh、通氣量5.0L/Min;液相氧化實(shí)驗(yàn)最佳條件:1450

2、°C＞保溫0.5h、通氣量5.0L/Mino關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐鋼濟(jì)；岡相氣化法；液相氣化法；磁選；轉(zhuǎn)爐渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中生成的固體廢棄物，數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的8?12%［1］。自1996年鋼產(chǎn)量突破1億t以來(lái)，我M鋼產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界首位，隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鋼渣的產(chǎn)量也逐年增加,2011年我岡鋼渣的年產(chǎn)2.15億噸，而大量鋼渣的排放和堆積不僅占用十地而且污染環(huán)境，鋼渣的冇效利用亟待解決。而寧夏鋼鐵公司的轉(zhuǎn)爐鋼渣主要礦物AC2S、C:iS和鈣鐵相等，且鋼渣屮全鐵品位高達(dá)21.30%,具有很高的冋收價(jià)值12目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)轉(zhuǎn)爐濟(jì)高溫改質(zhì)的研究主要是利用高溫還原，來(lái)提高鋼渣屮磁性鐵氧物景，以及添加M體

3、廢渣來(lái)改變鋼渣的礦物組成，并將磁選出來(lái)的礦物用于煉鋼的原材料。其中殷素紅等［3j分別采用直接還原法和熔融還原法對(duì)柳鋼和寶鋼兩種鋼渣進(jìn)行了鐵還原重構(gòu)試驗(yàn)。結(jié)果表明:直接還原法可將鋼渣屮鐵氧化物還原成鐵珠，尺寸范閙為1?50um,金屬鐵顆粒均勻分布在各種礦物之間；R0和被還原成金屬鐵和MgO,原鋼渣總鐵含量越高，鐵還原越徹底。熔融還原法可將鋼渣屮鐵氧化物還原成金展Fe,在重力作用下渣鐵分離，還原率近乎100%。李保衛(wèi)等［4］以微米炭、納米炭為還原劑，進(jìn)行了用微波還原一弱磁選工藝回收包鋼稀十浮選尾礦中鐵的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：在570°C下進(jìn)行微波炭熱處理后，尾礦屮大部分赤鐵礦被還原為磁鐵礦，還原

4、率超過(guò)85%;用納米炭作還原劑時(shí),微波加熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于用微米炭，炭粉用量也遠(yuǎn)比后者少。而AnnaSemykina等［5］主要研究FeO-CaO_SiO2三元相熔融的鋼渣中Fe2_轉(zhuǎn)化為Fc^+的氧化動(dòng)力學(xué)，實(shí)驗(yàn)是利用熱力重分析法在135CTC到1500^的溫度范圍內(nèi)，通入氧氣。并通過(guò)XKD和SEM分析氧化后的產(chǎn)物。結(jié)果表明：在前10min到15min內(nèi)，70%、0%的Fe2+已被氧化。通過(guò)熱重分析法對(duì)其動(dòng)力學(xué)研究表明：氣化過(guò)程主要分為三個(gè)步驟，即初級(jí)潛伏階段，化學(xué)反應(yīng)控制階段，控制擴(kuò)散階段。其中前W個(gè)階段起主要作用。而且還發(fā)現(xiàn)氧化程度和鋼濟(jì)中的FeO的熱動(dòng)力活性成線性關(guān)系。張林楠等［6］主

5、耍研究鐵含景高的Ca0-Fe0x-Si02渣系統(tǒng)的氧化機(jī)理，通過(guò)化學(xué)分析獲得不同溫度卜*鐵含量與氧化時(shí)間的關(guān)系，利用金相顯微和SEM觀察渣的顯微形貌，用EDXS和XRD確定渣的主要物相，結(jié)果表明：渣中主要物相為Fe3O4、Fe2SiO.,、（Fe，Ca）SiO.,。在空氣氧化氣氛中，隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，F(xiàn)e2SiO4含量減少，F(xiàn)e304含量上升。本研究主耍通過(guò)利用X射線衍射法、濕式強(qiáng)磁選實(shí)驗(yàn)和化學(xué)滴定法確定閥相氧化法和液相氧化法的最佳條件。1實(shí)驗(yàn)部分1.1轉(zhuǎn)爐鋼渣的化學(xué)組成實(shí)驗(yàn)鋼渣采用寧夏鋼鐵公司未處理的新轉(zhuǎn)爐鋼渣，本實(shí)驗(yàn)中采用四分法縮分鼓風(fēng)干燥一顎式破碎一干式手選一粉碎一過(guò)80目方孔篩等

6、步驟制備實(shí)驗(yàn)樣仏，并通過(guò)鋼渣化學(xué)分析法（YB/T140-2009）測(cè)定鋼渣屮鐵的分布［7］。測(cè)定結(jié)果如表1所示。鋼渣的總鐵品位（TFe）高達(dá)23.1%,其中FeO含量最多，F(xiàn)e2O3含量次之，F(xiàn)e量最少。由前期實(shí)驗(yàn)可得，轉(zhuǎn)爐鋼渣的主耍礦物為C2S、C3S和鈣鐵相；鋼渣中的鐵主要以鈣鐵相存在，以及少量的單質(zhì)鐵、R0相和氧化態(tài)（FcO、Fe2O3、Fe304）的形式存在［2］。表1鋼渣屮鐵的分布w%FeO%Ee203%Fe%14.467.371.271.2鋼渣氧化實(shí)驗(yàn)稱(chēng)取50g原鋼濟(jì)置于100ml的氧化鋁坩堝中，將坩堝放于高溫箱式馬弗爐內(nèi)并設(shè)定升溫程序，在升溫過(guò)程屮先通入N2保護(hù)，當(dāng)升到設(shè)定保

7、溫溫度時(shí)，再通入合成空氣對(duì)鋼渣進(jìn)行氧化，并保溫一定時(shí)間。通過(guò)XRD、濕式強(qiáng)磁選和化學(xué)滴定（Fe3_）檢測(cè)鋼渣的氧化程度。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1不同溫度對(duì)固相氧化實(shí)驗(yàn)的影響2.1.1固相氧化的熱力學(xué)討論鋼渣固相氧化實(shí)驗(yàn)中主耍是將渣中FeO與Fe2O3在氧化氣氛作用下，轉(zhuǎn)化為Fe3O4。其反應(yīng)方程式如下：2FeO(s)+1/20尸F(xiàn)e2O3(s)(1)FeO(s)+Fe2O3(s)=Fe3O,(s)(2)將方程式(1)和(2