转炉钢渣的矿物相分析及铁的赋存分布

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1、转炉钢渣的矿物相分析及铁的赋存分布Analysisofmineralo西calphaseanddistributionofironinconve氏rslag张丽丽陈宇红卫智毅李影陈京晶(北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川750021)摘要：以宁夏钢铁公司生产的转炉钢渣(缓冷渣)为原料，采用x射线荧光光谱法确定转炉钢渣的化学组成；通过x射线衍射法和金相显微镜确定钢渣的主要矿物组成及分布；并对钢渣中铁的赋存分布进行实验研究。结果表明：宁夏钢铁公司的转炉钢渣主要化学组成为cao、sio：等，且钢渣中全铁品位高达21．30％，具有很高的回收价值；转炉钢渣的主要矿物相为c2s、c3s和钙铁相；钢渣

2、中的铁主要以钙铁相存在，以及氧化态(Feo、Fe：o，、Fe，o．)、Ro相和少量的单质铁的形式存在；从钢渣磁选回收铁的实验来看，大粒径的钢渣中单质铁含量最高，而磁性铁氧化物(Fe，o．)主要存在小粒径钢渣中。关键词：转炉钢渣；化学组成；矿物组成；赋存分布中图分类号：TF09文献标识码：B文章编号：1003—896(2014)05—0097—03钢渣是炼钢过程中产生的一种工业废渣，废钢渣的堆放不仅造成环境污染，而且造成钢渣中铁及其氧化物的浪费。对钢渣固体废物的改质及其综合利用前，必须先研究其主要矿物相及铁的赋存分布。张朝晖”1等采用光谱半定量全分析转炉钢渣化学成分，其中氧化钙、二氧化硅为主要组

3、元外，还含有氧化铝和氧化镁成分，而铁品位高达23．08％。钢渣的主要物相是硅酸二钙、硅酸三钙和熟石灰，含铁物相主要有金属态(Fe)、简单化合态(Fe203、Fe304、Fe203·nH20和FeC03等)、铁酸盐(2Ca0·Fe203等)和固溶体RO相(MgO·2Fe0)等；欧阳东眨1等从钢铁厂的钢渣堆场12个不同部位取得钢渣样，研究转炉钢渣的主要矿物相，结果表明钢渣的主要矿物为C3S、C2S、C2F系列固溶体、以方铁石为主的R0相和Ca(OH)2，另有少量的C3A、C4AF、f—CaO、方镁石、Ca(Cr02)2和金属铁等。侯贵华斟利用扫描电子显微镜的背散射电子像观察转炉钢渣的形貌，认为主要

4、的矿物相为C2S、铁铝钙及固溶体RO相。赵海晋141等对七家钢铁厂的钢渣进行研究，结果表明：钢渣的主要矿物是硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸二钙及RO相。张玉柱151利用×RD和金相光学显微镜研究缓冷渣、气淬渣、热焖渣的主要物相和显微形貌，结果表明：三种渣的化学组成相近，而其主要物相均为硅酸二钙、RO相和钙铁相。本研究主要采用×射线荧光光谱法对转炉钢渣(缓冷渣)的化学组成进行研究，通过金相光学显微镜观察钢渣的矿物相分布，并利用×RD确定钢渣的主要矿物组成，并对钢渣中铁的赋存分布进行实验研究。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一鼓风干燥一

5、颚式破碎一干式手选一粉碎一过200目方孔筛等步骤制备实验样品，并利用×射线荧光光谱仪(×一rayfluorescencespectrometer)测定钢渣的化学组成。1．2钢渣矿相分析实验本实验选用两种钢渣块，且钢渣块具有不同的表面形貌，1号为中间带有铁的钢渣块、2号为黑色钢渣块，并将钢渣块切割成40mm×30mm×10mm左右的长方形块，进行磨面、抛光、清洗等处理。将试样置于奥林巴斯金相显微镜BX51观察其矿物相的分布。再将钢渣块放于×射线衍射仪(日本岛津×RD一6000)分析钢渣中主要矿物相。×RD工作条件：Cu靶，电流30mA，电压40kV，扫描速度4。／min。1．3钢渣中铁的赋存分布

6、实验采用破碎一分级一磁选的方法对钢渣的回收率、铁品位的关系进行试验【6’，利用×RD衍射分析法，确定磁选样的主要物相。并通过钢渣化学分析法(YB丌140—2009)测定铁的分布。2实验结果与讨论2．1转炉钢渣的化学成分组成表1钢渣的化学成分“CaOSi02Fe20(TFe)MgOA1203K20Na20P(10一6)40．8124．5619522．75O．720．162607．7097对钢渣进行×RF光谱半定量全分析，测定结果如表1所示。钢渣的主要化学成分为CaO、SiO：、Fe20。(TFe)，而M90、AJ203、K20、Na20含量较少。由于钢渣的成分中主要为CaO和Si02，即CaO／

7、Si02比值谓之碱度”1．则钢渣的碱度约为1．66，属于低碱度渣料。2．2钢渣矿相分析鼍’：嵩潞‰一薅☆蕊纛～2e／。图11#钢渣块的xRD衍射图谱图1为1#钢渣块(中间带有铁块，且较难磨)的×射线衍射图谱，通过×RD图谱分析，得出1}}钢渣中含有的主要矿物是C2S、C。S和钙铁相(主要成分CaO和FeO、Fe203)旧】，以及部分的FeO、Fe203和单质铁，并含有钙铝相的固溶体。图2为1}}钢