创新论坛论文1.5

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1、钢渣的氧化改质技术研究张丽丽，陈宇红，卫智毅（北方民族大学材料科学与工程学院银川750021）摘要：以宁夏钢铁公司机磁选后的转炉钢渣（缓冷渣）为原料，用钢渣化学分析法（YB/T1402009）测定钢渣中铁的分布，通过氣化反应的热力计算，采用固相氣化法和液相氣化法对钢濟进行氣化改质研究，通过X射线衍射法确定氣化样屮铁组成，丼利用湿式强磁选实验和化学滴定法确定氧化实验的最佳条件。结果表明：钢渣屮FeO含量最高，其次足Fe2（V中.质铁含M最少；氧化钢渣中的铁主要以F&0.,、钙铁相形式存在；且闹相氧化实验最佳条件为:1100°C、保温lh、通气量5.0L/Min;液相氧化实验最佳条件:1450

2、°C＞保温0.5h、通气量5.0L/Mino关键词：转炉钢濟；岡相氣化法；液相氣化法；磁选；转炉渣是转炉炼钢过程中生成的固体废弃物，数量约为钢产量的8〜12%［1］。自1996年钢产量突破1亿t以来，我M钢产量一直稳居世界首位，随着钢铁工业的快速发展，钢渣的产量也逐年增加,2011年我岡钢渣的年产2.15亿吨，而大量钢渣的排放和堆积不仅占用十地而且污染环境，钢渣的冇效利用亟待解决。而宁夏钢铁公司的转炉钢渣主要矿物AC2S、C:iS和钙铁相等，且钢渣屮全铁品位高达21.30%,具有很高的冋收价值12目前，国内针对转炉濟高温改质的研究主要是利用高温还原，来提高钢渣屮磁性铁氧物景，以及添加M体

3、废渣来改变钢渣的矿物组成，并将磁选出來的矿物用于炼钢的原材料。其中殷素红等［3j分别采用直接还原法和熔融还原法对柳钢和宝钢两种钢渣进行了铁还原重构试验。结果表明:直接还原法可将钢渣屮铁氧化物还原成铁珠，尺寸范閙为1〜50um,金属铁颗粒均匀分布在各种矿物之间；R0和被还原成金属铁和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屮铁氧化物还原成金展Fe,在重力作用下渣铁分离，还原率近乎100%。李保卫等［4］以微米炭、纳米炭为还原剂，进行了用微波还原一弱磁选工艺回收包钢稀十浮选尾矿中铁的试验研究。结果表明：在570°C下进行微波炭热处理后，尾矿屮大部分赤铁矿被还原为磁铁矿，还原

4、率超过85%;用纳米炭作还原剂时,微波加热速度远远快于用微米炭，炭粉用量也远比后者少。而AnnaSemykina等［5］主要研究FeO-CaO_SiO2三元相熔融的钢渣中Fe2_转化为Fc^+的氧化动力学，实验是利用热力重分析法在135CTC到1500^的温度范围内，通入氧气。并通过XKD和SEM分析氧化后的产物。结果表明：在前10min到15min内，70%、0%的Fe2+已被氧化。通过热重分析法对其动力学研究表明：氣化过程主要分为三个步骤，即初级潜伏阶段，化学反应控制阶段，控制扩散阶段。其中前W个阶段起主要作用。而且还发现氧化程度和钢濟中的FeO的热动力活性成线性关系。张林楠等［6］主

5、耍研究铁含景高的Ca0-Fe0x-Si02渣系统的氧化机理，通过化学分析获得不同温度卜*铁含量与氧化时间的关系，利用金相显微和SEM观察渣的显微形貌，用EDXS和XRD确定渣的主要物相，结果表明：渣中主要物相为Fe3O4、Fe2SiO.,、（Fe，Ca）SiO.,。在空气氧化气氛中，随着氧化时间的延长，Fe2SiO4含量减少，Fe304含量上升。本研究主耍通过利用X射线衍射法、湿式强磁选实验和化学滴定法确定阀相氧化法和液相氧化法的最佳条件。1实验部分1.1转炉钢渣的化学组成实验钢渣采用宁夏钢铁公司未处理的新转炉钢渣，本实验中采用四分法缩分鼓风干燥一颚式破碎一干式手选一粉碎一过80目方孔筛等

6、步骤制备实验样仏，并通过钢渣化学分析法（YB/T140-2009）测定钢渣屮铁的分布［7］。测定结果如表1所示。钢渣的总铁品位（TFe）高达23.1%,其中FeO含量最多，Fe2O3含量次之，Fe量最少。由前期实验可得，转炉钢渣的主耍矿物为C2S、C3S和钙铁相；钢渣中的铁主要以钙铁相存在，以及少量的单质铁、R0相和氧化态（FcO、Fe2O3、Fe304）的形式存在［2］。表1钢渣屮铁的分布w%FeO%Ee203%Fe%14.467.371.271.2钢渣氧化实验称取50g原钢濟置于100ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放于高温箱式马弗炉内并设定升温程序，在升温过程屮先通入N2保护，当升到设定保

7、温温度时，再通入合成空气对钢渣进行氧化，并保温一定时间。通过XRD、湿式强磁选和化学滴定（Fe3_）检测钢渣的氧化程度。2实验结果与讨论2.1不同温度对固相氧化实验的影响2.1.1固相氧化的热力学讨论钢渣固相氧化实验中主耍是将渣中FeO与Fe2O3在氧化气氛作用下，转化为Fe3O4。其反应方程式如下：2FeO(s)+1/20尸Fe2O3(s)(1)FeO(s)+Fe2O3(s)=Fe3O,(s)(2)将方程式(1)和(2