我国钢渣资源化利用的研究进展

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2018-09-03
简介
为了适应钢铁工业的发展,我国各大钢厂对钢渣利用进行了广泛研究,其成果显著。钢渣综合利用所涉及的主要领域有:返回冶金再用;作水泥;作筑路与回填工程材料;作农肥和酸性土壤的改良剂;用于废水处理。文章对钢渣的基本性质、钢渣应用的进展进行分析。详细内容,请阅读文章!

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1.钢渣的基本性质1.1钢渣的物理性质钢渣呈黑色,外观像结块的水泥熟料,其中夹带部分铁粒,硬度大,密度为1700-2000kg/cm3.钢渣组成来源于铁水与废钢中所含铝硅锰等元素氧化后形成的氧化物;金属料带入的泥砂;加入的造渣剂,如石灰、萤石等;作氧化剂或冷却剂使用的铁矿石、烧结矿、氧化铁皮等;被侵蚀的炉衬材料和炉材料;脱氧用合金的脱氧产物和熔渣的脱硫产物等。1.2钢渣的化学性质钢渣的主要化学成分有:CaO、SiO2、FeO、Al2O3、MgO等,成分组成基本稳定。钢渣的主要矿物组成为橄榄石(FeOSiO2),硅酸二钙(2CaOSiO2),硅酸三钙(3CaOSiO2),铁酸二钙(2CaOFe2O3)和f-CaO等。钢渣有一个陈化过程,这一过程是钢渣处理与应用的关键,它在后期主要表现为膨胀与粉化。1.3钢渣膨胀的机理1.3.1游离氧化钙的水化游离氧化钙的水化是钢渣膨胀的重要原因,对此国内外一致公认。钢渣中含有相当量的游离氧化钙。氧化钙水化生成氢氧化钙,体积产生膨胀,从而引起浆体体积膨胀。但是冯涛[1]等人认为钢渣膨胀的产生不仅与游离氧化钙水化生成氢氧化钙有关,而且与氢氧化钙自身变化有关,在游离氧化钙水化初期,生成的多为无定型或者小晶体的氢氧化钙。无定型或者小晶体的氢氧化钙再结晶并长大,其体积继续增大,从而引起浆体体积的持续膨胀。冯涛[1]等人则从游离氧化钙微观结构与水化活性中发现,钢渣中的游离氧化钙生成温度高,在高温环境中的停留时间长,在高温下离子的扩散速度加大,则制离子含量较高,且其中的杂质离子大多数为二价铁离子。钢渣中的游离氧化钙晶粒大,晶格畸变程度大,水化活性差。在宏观上稳定期长,水泥浆体中游离氧化钙水化完全所需的时间长。1.3.2杂质的影响对于转炉钢渣含较多的f-CaO,碱度低,RO相主要是以FeO为基体的Fe2O3固熔体(方解石),MgO主要存在于钙镁橄榄石和镁蔷薇辉石中;碱度较高的钢渣,MgO主要与FeO、MnO固熔体形成以MgO为基体的RO相;电炉还原渣中以FeO为基体的方解石几乎不存在,但碱度比较高,渣中MgO为纯方镁石晶体[2]。钢渣中含有大量的FeO,FeO会被氧化、水化而引起膨胀,F.M.Lea[3]曾提到粗玄岩混凝土由于低铁的氧化而破坏甚至破坏矾土水泥中FeO也会氧化。甚至文献[4]认为对氧化钙的水化活性影响最大的杂质离子是Fe2+。但唐明述[5]研究认为RO相不会膨胀,在高温高压下也不能促其水化,但是这一问题引起人们的广泛争论,叶贡欣[6]认为RO相可以根据K=MO◎冶金渣利用◎mg/(FeO+MnO)分为两种。Km>1的属于方镁石固熔体,要引起膨胀;Km<1的属于方特矿固熔体,这种RO相不会引起膨胀。近藤连一[7]认为当RO中固熔体MnO达到一定程度后可以抑制其膨胀。肖琪仲[8]和徐光亮[9]等人都利用XRD、DTG等分析方法研究了不同类型的钢渣在各种水热条件下的水化产物及其膨胀性发现MgO等RO相对钢渣的膨胀有作用。
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