转炉钢渣形成过程及改性方法
郭辉1，殷素红1,2，余其俊1,2，韦江雄1,2，李建新1，宫晨琛1,2，钟根1
(1.华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510640; 2.华南理工大学特种功能材料
教育部重点实验室，广州 510640)
摘 要：C 3S 含量低、部分C 2S 被包裹及RO 相固溶于C 2S 是造成转炉钢渣胶凝活性差的主要原因。基于此，本文以粘土和生石灰调整转炉钢渣组成，掺重构钢渣水泥28d 抗压强度活性指数为95.5%。添加C 粉，在1500℃下N 2气氛炉中促进RO 相还原，还原钢渣矿物组成以为C 2S 、金属铁为主。 关键词关键词：：钢渣；矿物组成；改性；岩相；还原
FORMATION AND MODIFICATION OF CONVERTER
SLAG
GUO Hui 1
, YIN Su-hong 1,2
, YU Qi-jun 1,2
, WEI Jiang-xiong 1,2
, LI Jian-xin 1
, GONG
Chen-chen 1,2
, ZHONG-Gen 1
(1. College of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China ;2. Key Laboratory of Specially Functional Materials, Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)
Abstract: The main reason of low cementitious activity for converter steel slag is low C 3S content, some C 2S packed, RO phase filtered into C 2S. Based on this, the compositions of converter steel slag is adjusted with clay and lime 。The activity index of 28d compressive strength of the cement with reconstructed steel slag at is 95.5%. C powder is mixed to promote RO phase to reduce at 1500℃ in N 2 furnace. C 2S and metallic iron are main mineral composition of reduced steel slag.
Key words: steel slag; mineral composition; modification; petrographic facies; reduce
炼钢时，生铁中杂质的氧化和造渣材料的熔化产生渣相[1]。这种渣相，又称钢渣，乃是各种元素（铁、钙、锰、镁、铝、磷、铬等）的氧化物熔体。数量约为钢产量的15%～20%，2008年我国钢产量为5.02亿吨，年钢渣产量约为7500～10000万吨。据不完全统计，我国钢渣利用率不足20%，大量钢渣弃置堆积，占用土地，污染环境，钢渣的高效利用已迫在眉睫。
基金项目基金项目：：国家科技支撑计划（2006BAF02A24） 第一作者第一作者：：郭辉(1986～)，男，硕士研究生。E-mail: hui.guo@https://www.doczj.com/doc/c610132519.html, 通讯作者通讯作者：：殷素红(1971～)，女，博士，副教授。E-mail: imshyin@https://www.doczj.com/doc/c610132519.html,
1 钢渣形成过程
氧气转炉中及早地造成活跃的炉渣以保证氧化过程和去除有害杂质的顺利进行是十分重要的工艺任务之一。碱性炼钢过程中的成渣阶段是石灰在熔渣中的溶解。
1.1 CaO-FeO-SiO2三元相图与造渣过程[2]
巴登豪尔(Bardenheuer)等发现，尽管炉渣成分相当复杂，但整个吹炼过程中渣中CaO+SiO2+FeO n的总和几乎不变，约占80%，因而，目前通用的简化处理方法是把冶炼低磷生铁时的炉渣，简化为CaO、SiO2、FeO。三元系，把其它一些次要组元分别归入这三个组元中。如把Al2O3、P2O5并入SiO2中，把MnO并人FeO n中，把Mg0并入CaO中，这样炉渣就成为通常所说的CaO-FeO-SiO2假三元系。
LD冶炼征开吹的头几分钟内，由于溶池温度比较低（约1400℃左右)，所加的第一批渣料中只有铁磷可以熔化，石灰不可能熔化也不可能溶解完(只是刚开始溶解)。也由于熔池温度比较低，铁液中Fe、Si、Mn等元素将优先氧化，生成以FeO n和SiO2及MnO为主的初渣。由于这两力面的原因，LD冶炼的初渣必然是高氧化性的酸性渣，其成分范围相当于图1中的A区。
吹炼后期为了去硫去磷，要求终渣具有一定碱度，通常CaO/SiO2=3-5。为了保证终渣具有—定流动性和氧化性，以满足所炼钢种的要求，终渣中FeO n通常在20-30%，这就决定了终渣的成分范围相当于图1中的C区。
图1 吹炼过程中炉渣成分点在CaO-SiO2-FeO三元相图中的变化Change of the slag composition during oxygen blowing shown in CaO-SiO2-FeO
diagra m
由图1可以清楚看出，在LD 冶炼中初渣成分与终渣成分之间，隔着一个L+C 2S 二相区，要想从初渣成分过渡到终渣成分必须通过该两相区。
在吹炼过程中炉渣成分的控制主要依据当时熔池温度、C-O 反应以及去硫去磷反应进展程度，以及通过改变喷枪的枪位和加入造渣剂来实现。
1.2造渣过程化学组成和造渣过程化学组成和矿物矿物矿物组成变化组成变化组成变化过程过程
吹炼过程中炉渣化学成分的变化特点是不断地降低渣中SiO 2和MnO 的相对含量，并增加CaO 、FeO 、Fe 2O 3、MgO 的相对含量和绝对含量。石灰的最大溶解速度发生在吹炼的后半期，这与后期炉渣氧化性和温度升高有关。
吹炼初期炉渣的主要相乃是钙镁橄榄石，在钙镁橄榄石中，氧化亚铁同其他氧化物（MnO 、MgO 、CaO ）一起与二氧化硅结合的分子式是m[(Fe 、Mn 、Mg 、Ca) SiO 4]。随炉渣碱度增加，CaO 从钙镁橄榄石组成中挤出其他氧化物，同时形成硅酸钙（2CaO·SiO 2——硅酸二钙和3CaO·SiO 2硅酸三钙）。在碱度大于2时，出现多余的CaO ，由于CaO 对对酸性氧化物有非常高的结合键，多余的CaO 不能以自由CaO 的形式保留下来。与二氧化硅结合后，所剩余的全部氧化钙几乎
都形成铁酸钙（2CaO·Fe 2O 3）
。铁酸钙中的Fe 2O 3起酸性氧化物的作用。正是由于这个原因，随炉渣碱度的增加，FeO 的活度系数降低。在此的，要保持FeO 的活度在相对固定的水平上，就得靠增加边中总氧化铁含量。
根据德国G .特吕曼等人的数据，钙镁橄榄石是锰橄榄石(2MnO·SiO 2)、铁橄榄石(2 FeO·SiO 2)和硅酸二钙(2CaO·SiO 2)的混合结晶。钙铁橄榄石的化学成分很不一样[3]。
转炉吹炼造渣制度的任务在于使钙镁橄榄石炉渣尽可能快地转变成含有大量RO 相的硅酸二钙-硅酸三钙炉渣。
钙镁橄榄石转变成硅酸二钙和硅酸三钙是借助于氧化钙逐步地从钙镁橄榄石替出其他氧化物而完成的，钙镁橄榄石含的氧化物与SiO 2的化学亲合力比CaO 要小。在钙镁橄榄石中大量的MnO 和FeO 被CaO 所取代，这种钙镁橄榄石称为多矿物橄榄石以区别代表开吹特征的单矿物钙镁橄榄石。钙镁橄榄石转变为硅酸二钙和硅酸三钙，可以用以下形式来表示：
2(FeO 、MnO 、MgO 、CaO)·SiO 2 + CaO → 2CaO·SiO 2 + RO 相
分离出来的RO 相与2CaO·SiO 2形成低熔共熔体。在形成的瞬间RO 相大量渗进硅酸二钙核心。在吹炼后期发生硅酸二钙核心的归并长大，而RO 相完全聚集在硅酸二钙结晶之间。在吹炼终点RO 相的数量急剧增加。
在吹炼终点高碱度炉渣的情况下，形成硅酸三钙3CaO·SiO 2。硅酸三钙照例产生在未熔石灰粒上。它以长杆状结晶形式呈现出来。随着炉渣最后的均匀化和使炉渣化学成分混匀，硅酸三钙分解为硅酸二钙和石灰。石灰照样也与RO 相反应，形成铁酸二钙2CaO·Fe 2O 3。
2钢渣钢渣胶凝胶凝胶凝活性不高的原因活性不高的原因
转炉钢渣主要化学成分虽然与水泥熟料相似（主要包含CaO 、SiO 2、Fe 2O 3、
Al2O3、MgO等），但是其矿物形成过程却与熟料矿物形成过程有很大差别，水泥熟料矿物C2S、C3A、C4AF等都是通过固相反应完成的，当液相出现后，硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中，以Ca2+离子扩散与硅酸根离子、硅酸二钙反应，吸收氧化钙形成硅酸三钙[4]。然而，如前所述，钢渣其形成过程非常复杂，钢渣形成过程处在一个多液相环境，属于流动传质，其速率比熟料煅烧时扩散传质快，各种晶核成长速度快，晶粒尺寸大，发育完整，缺陷少，水化活性低。
表1 水泥熟料化学组成范围与钢渣化学组成
Table 1 Chemical composition of clinker and steel slag
物料化学组成/%
名称CaO SiO2Al2O3Fe2O3FeO Fe MgO SO3MnO f-CaO
水泥
62-6720-244-7 2.5-6.0 - - <5 <3.5- -
熟料
韶钢40.0118.94 2.918.85 13.5 1.22 5.360.35 2.79 2.79
宝钢41.0611.51 1.5712.29 19.23 1.198.090.080.42 2.61
邯钢44.5314.84 3.199.31 12.130.717.5 0.360.170.73
济钢45.1114.99 5.0614.18 4.23 2.56 6.690.4 1.68 2.88
柳钢38.917.12 4.588.24 12.260.82 6.990.38 2.1 3.43
马钢41.647.8827.99 2.6 1.87 1.189.58 1.070.2 1
根据实验，若两相互置换的离子半径分别为r1和r2，当︱r1-r2︱/r1<15% ，可以相互置换形成连续固溶体[5]。如MgO和FeO，︱r1-r2︱/r1=6.9%，可形成原子尺度混合连续固溶体。此固溶体一般以RO表示，R代表二价金属。钢渣具有胶凝活性矿物硅酸二钙核心内富含RO相，且RO相大量聚集在硅酸二钙结晶之间，因RO相本身是没有胶凝性能的，因此RO相大量存在势必降低了钢渣的胶凝活性。同时，由于吹炼过程中石灰不能完全被吸收，使得钢渣中仍含有钙镁橄榄石（CaO·RO·SiO2）等非胶凝性矿物，水泥强度主要贡献相C3S含量少，致使转炉钢渣具有非常有限的胶凝性能。
3 钢渣改性方法
从前文的论述中可知，转炉炼钢为了除去铁液中Si、Mn、P、C等杂质而加入石灰造出的钢渣，其矿物形成条件与水泥熟料煅烧过程完全不同，造成C3S
含量低，RO相渗入硅酸二钙核心，将C2S包裹，正是由于C3S少，C2S被RO 相包裹，这是钢渣胶凝活性低的主要原因。
要从根本上改变钢渣的胶凝活性，提高钢渣的利用率，必须从钢渣的化学组成和矿物组成着手，只有加大C3S比例，降低RO相含量，在新条件下重新生成C3S、C2S矿物，或许能够将钢渣用作水泥熟料生产或者活性掺合料。
本文选取柳钢水淬转炉钢渣，其化学组成见表1。CaO/SiO2=2.27，属于硅酸二钙渣，其XRD衍射图谱如图2所示。柳钢钢渣玻璃态化程度较大，其主要晶相为阿利特、贝利特、镁蔷薇辉石（C3MS2）、二铁铝酸六钙(C6AF2)、石英、氢氧化钙和RO相。RO相是以FeO为基体的FeO、MgO、MnO的连续固溶体。
图2 钢渣的XRD图谱
Fig.2 X-ray diffraction (XRD) pattern of the converter steel slag
3.1 以转炉钢渣为组要原料煅烧水泥熟料
对比所选钢渣与水泥熟料化学组成可知，钢渣CaO、SiO2均低，全Fe含量高，固选择添加粘土与CaO重新煅烧钢渣。
3.1.1 原材料及配料计算
选用分析纯CaO，纯度99%，粘土化学成分如表2：
表2 粘土化学成分
Table 2 Chemical composition of the clay
SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO K2O Na2O SO3 52.57 44.9 1.61 0.06 0.13 0.37 0.08 0.1
假设转炉钢渣FeO形成C4AF，通过配料计算，得出质量比钢渣：粘土：生石灰=44.7 ：15.4 ：39.9时，混合料的组要化学成分（CaO、SiO2、Fe2O3、Al2O3）与熟料最接近。
表3 配料化学组成
Table 3 Chemical composition of the ingredient
名称SiO2Fe2O3Al2O3CaO
Σ15.8 9.6 8.06 55.55 其中：扣除C4AF － 6.3 4.02 8.82 剩余为熟料15.8 3.3 4.04 46.73
换算为熟料100%，与熟料很相近21.6 4.5 5.5 63.7 3.1.2 试验方法
按质量比钢渣：粘土：生石灰=44.7 ：15.4 ：39.9配料，用混料机将配料混匀，后压饼备用。
将试饼放置MgO坩埚内于钼丝炉内煅烧至1450℃，保温30min，随炉冷却至1300℃出炉风冷至室温。
将煅烧后试饼制成光片，经溶液侵蚀后在反光显微镜下观察钢渣的各种矿物。
煅烧试饼用φ60mm×90mm鄂式破碎机进行破碎后，最大粒径d max<8mm，然后用振动磨粉末至比表面积400m2/kg。煅烧后试样等质量取代30%水泥，按《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》，测定3d、28d抗折抗压强度。
采用荷兰PANalytical生产的X'Pert Pro 型X射线衍射仪上进行X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）试验，Cu靶，石墨单色器，电压35KV，狭缝宽度0.3mm，扫描速度10/min，扫描范围：5°～90°，波长为0.15418nm，电流为40mA。
3.1.3 试验结果与分析
(1)岩相结果
（a）1%硝酸酒精反光200倍（b）1%硝酸酒精反光200倍
（c）1%硝酸酒精反光200倍（d）1%硝酸酒精反光200倍
岩相结果显示所制得钢渣熟料矿物以A、B矿为主，液相量较多，空隙率低，且A、B矿分布均匀。A矿呈六角板状和长柱状，表明煅烧温度高，冷却较快，熟料质量较高。B矿表面光滑呈圆粒状，这种没有条纹的B矿石由氧化物直接化合而成的原始产物，在冷却过程中也没有发生晶型的转变。A矿与B矿单个晶
图钢渣熟料的岩相分析
3
Fig.3 The petrographic analysis of clinker contains steel slag
体或小堆相互交替，均匀分布，A 矿长度大致在20-40
左右。由于FeO 含量高，白色中间相较多。黑色中间相呈点滴状分布在白色中间相中。
(2)矿物相分析
钢渣熟料XRD 结果如图4所示。
由图4可知，钢渣熟料XRD 图谱结果与岩相分析一致，主要矿物为C 3S 、C 2S 、C 4AF 、C 2F 。
(3)化学全分析与抗折抗化学全分析与抗折抗压强度压强度 化学全分析结果如表4。
表4 钢渣熟料化学成分
Table.4 Chemical composition of the clinker contained steel slag
质量百分数 /%
SiO 2
Al 2O 3
Fe 2O 3
CaO
MgO
K 2O
Na 2O
SO 3
烧失量
18.92
6.50
7.30
58.49
5.43
0.51
0.11
0.82
0.3
3d 、28d 抗折抗压强度如表5。
表5 钢渣熟料胶砂强度
Table.5 mortar strength of the clinker contained steel slag
3d
28d 编号
抗折/Mp 抗压/Mp 活性指数 抗折/Mp 抗压/Mp 活性指数
钢渣熟料替代30%水泥
5.7 29.8 78% 8.6 59.8 95.50% 纯水泥
7.1
38.2
100%
8.9
62.6
100%
钢渣熟料替代水泥后，前期水化缓慢，影响了水泥的3d 强度，但是28d 抗
图4 钢渣熟料XRD 图谱 Fig.4 X-ray diffraction (XRD) pattern of the clinker contained steel slag
折抗压强度与纯水泥相当，证明了这种方法是可行的。
3.2 还原RO相实验
选用柳钢转炉钢渣，采用碳粉为还原剂。
3.2.1 试验方法
将钢渣与占其质量4%碳粉配料，用混料机将配料混匀，后压饼备用。
将试饼放置石墨坩埚内，在自改装钼丝炉(如图5)内升温至1500℃，保温30min后立即出炉风冷至室温。
3.2.3 试验结果与分析
1 热电偶
2 硅钼棒3石墨坩埚4 泡沫氧化铝托塞5升降泵6双孔刚玉管
图5 N2保护气氛炉
Fig.5 N2 atmosphere furnace
N2↑
（a）还原钢渣未侵蚀反光100倍（b）还原钢渣1%硝酸酒精反光100倍
Element Wt % At %
C K 12.60 26.29
O K 14.26 22.34
SiK 17.46 15.58
P K 05.24 04.24
CaK 50.44 31.54
（c）圆粒状硅酸盐颗粒能谱分析 （d）元素分布
图6 还原钢渣岩相及能谱分析
Fig.6 The petrographic analysis and energy spectrum analysis of reduced steel slag
还原后的钢渣肉眼观察可以看到微小的铁粒，由于钢渣在1500℃高温下并未熔融，导致还原出来的铁粒未能在重力作用下沉降到底层富集，仍存留在硅酸
盐矿物之间，粒径分布在20-100
C2S，柳钢钢渣本来属于硅酸二钙渣，当主要含铁相RO相被还原后硅酸盐矿物即主要为C2S，RO相中MgO以游离态存在于还原钢渣中。
将还原钢渣破碎粉磨至比表面积400m2/kg，替代质量比30%水泥，按《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》，测定3d、28d抗折抗压强度。结果如下表。
表5 还原钢渣胶砂强度
Table.5 mortar strength of the reduced steel slag
3d 28d
编号
抗折/Mp抗压/Mp活性指数抗折/Mp抗压/Mp活性指数原钢渣代30%水泥 4.8 24.6 64.6% 6.6 41.3 66.5%
还原钢渣替代30%水泥 4.5 23.0 59.6% 7.3 45.7 73% 纯水泥7.1 38.2 100% 8.9 62.6 100% 还原钢渣3d、28d抗压强度都不高，早期尤其低，可能是因为C2S水化缓慢，且还原钢渣中存在金属铁粒，影响钢渣水化，如果能将渣铁分离，那么还原后钢渣的后期强度可能会很高。
4 结论
(1)转炉钢渣由于形成条件复杂，随着石灰的加入，吹炼过程中矿相不断发生变
化，石灰溶解先生成钙镁橄榄石（CaO·RO·SiO2）等矿物，随着钢渣碱度的增加，开始生成C2S、C3S，其生长过程与水泥熟料煅烧区别很大，造成矿物中C3S少，C2S被RO相包裹，所以胶凝活性低。
(2)以钢渣、粘土、石灰配料煅烧水泥熟料，可以制得矿物组成良好，早期水化
较慢，后期强度高的水泥熟料。以质量比30%取代水泥，28天活性指数可达
95.5%。
(3)钢渣中RO相可被碳粉还原，RO相的分解有利于硅酸盐矿物重组，岩相分析
和XRD衍射分析显示，还原钢渣主要成分为金属铁粒以及C2S，同时含有RO分解后剩余的MgO。
：
参考文献
参考文献：
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金工业出版社,1975.1页
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转炉钢渣处理的工艺方法 冶金13-A1 高善超 120133201133 摘要：介绍了钢渣的组成成分，简述了目前国内钢渣的主要处理工艺，对其中最为主流的热泼法、滚筒法、热闷法等钢渣处理工艺的工作原理及其优缺点进行简要评述。转炉渣中的f-CaO是影响转炉渣安定性的主要因素，钢渣中的f-CaO遇水会进行如下化学反应：f-CaO+H2O→Ca（OH）2，会使转炉渣体积膨胀98%左右，导致道路、建材制品或建筑物的开裂而破坏。如果能够降低转炉渣中f-CaO的含量，那么对钢渣的利用具有很大的指导意义。 游离氧化钙与二氧化碳酸化反应生成CaCO3，以消解游离氧化钙，使钢渣中氧化钙降低至3%以下，达到国家规定，从而可以在各个工程中得到良好的应用。 高炉渣中含SiO2一般是32%~42%，可见高炉渣可以视为一种含SiO2物料，具有潜在消解转炉钢渣中f-CaO 的能力，如果实现高炉渣与转炉渣熔融态下同步处理，这无疑拓宽了冶金渣资源化处理的有效途径。本文对以上两种钢渣中游离氧化钙的处理方法进行了论述。 关键词：高炉渣；转炉钢渣；游离氧化钙；二氧化碳；石英砂；高温反应；消解率 0引言 钢渣是生产钢铁的过程中，由于造渣材料、冶炼材料、冶炼过程中掉落的炉体材料、修补炉体的补炉料和各种金属杂质所混合成的高温固溶体，是炼钢过程中所产生的附属产品，需要再次加工方可应用【1】。 钢渣在欧美等发达国家可以广泛的利用，说明了钢渣具有非常好的应用前景，对钢渣的处理、利用、开发已经成为我们国家钢铁企业的重要发展方向。由于钢渣中存在游离氧化钙这种物质，其含量在钢渣中约占0~10%，游离氧化钙遇水后发生反应生成Ca（OH）2，这种反应会使钢渣体积发生膨胀，膨胀后钢渣的体积约会增长一倍，这种情况制约了钢渣的使用方向，使其很难在建材与道路工程中加以使用。由于我国正处于高速发展中，各项基础设施建设需要建设，其中高速公路的发展快速，如果可以将处理后的钢渣应用其中，代替其他岩土材料，可以降低建设成本，降低其他材料的消耗，有效的处理了堆积巨大的废弃钢渣，达到实际的经济效益【1-2】。因此对钢渣进行合理的处理并应用已经成为我国钢铁企业重要的发展方向之一。
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.06.05C N 103131867 A (21)申请号 201310077492.X (22)申请日 2013.03.12 C22B 7/04(2006.01) C22B 3/08(2006.01) C22B 3/26(2006.01) C22B 34/22(2006.01) (71)申请人昆明理工大学 地址650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人叶国华 童雄 路璐 何伟 (54)发明名称 一种含钒钢渣提钒的方法 (57)摘要 本发明涉及一种含钒钢渣提钒的方法，属选 矿、湿法冶金、资源综合利用领域。主要包括选矿 预处理、常温常压下不焙烧选择性分段酸浸、含钒 酸浸液的净化与富集三大步骤。本方法通过选矿 预处理、常温常压下不焙烧选择性分段酸浸、溶剂 萃取等单一工序的科学集成，构建常温常压下含 钒钢渣不焙烧酸浸提钒的新工艺，使钒总回收率 达80%以上，与传统工艺从含钒固废中提钒时总 回收率不足70%相比，新工艺提钒指标大幅提升。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书7页 附图1页(10)申请公布号CN 103131867 A *CN103131867A*
1/1页 1.一种含钒钢渣提钒的方法，其特征在于具体步骤包括如下： （1）将含钒钢渣破碎、磨矿后在按照常规工艺在磁场强度为0.08T ～0.25T 的条件下进行弱磁选，得到的磁性物质为磁性铁精矿，其余为磁选尾矿，然后将磁性铁精矿加水调整至矿浆浓度15～30wt%，在冲程6～14mm 、冲次280～440r/min 的条件下按照常规工艺进行重选，得到的比重大的物质为重选精矿，比重小的物质为重选尾矿； （2）在常温常压条件下进行Ⅰ段预浸除杂，将步骤（1）中得到的重选精矿在硫酸溶液中按照固液比1：1～6g/ml 混合并调整混合液的pH 值为3～4，在搅拌强度为100～500转/min 的条件下搅拌浸出0.5～6h ，经固液分离得到Ⅰ段浸渣和含铁酸浸液；在常温常压条件下进行Ⅱ段浸出提钒，将Ⅰ段浸渣在硫酸溶液中按照固液比1：1～6g/ml 混合并调整混合液的pH 值为0.3～2，经固液分离得到Ⅱ段浸渣和含钒酸浸液； （3）首先将步骤（2）中的含钒酸浸液按照常规工艺依次进行萃前氧化、酸度调节和萃取，萃取的上层清液为负载有机相，下层为萃取废液，上下层分离后将负载有机相进行洗涤除杂，在常温条件下，将负载有机相加入活性硫酸盐溶液中，按照相比O/A=1～6的条件下洗涤3～15min ，洗涤完毕后得到的上层清液为载钒有机相，下层为洗涤废液，将上下层分离，即可得到载钒有机相和洗涤废液，洗涤废液按常规工艺处理后返回浸出； （4）将步骤（3）中得到的载钒有机相按照常规工艺进行反萃，反萃后得到的上层液为卸载有机相，下层液为反萃液，卸载有机相返回萃取步骤使用，反萃液按照常规工艺进行铵盐沉钒，将铵盐沉钒得到的沉淀产品按照常规工艺进行煅烧分解，最终制得的精钒产品。 2.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述含钒钢渣产生于含钒铁水的炼钢过程，具体成分包括V 2O 5 1～5wt%，CaO 40%～60wt%，TFe 10%～25wt%。 3.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述含钒钢渣破碎、磨矿后的粒度为小于74μm 的占含钒钢渣的55wt%以上。 4.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述含钒酸浸液在萃取之前按照常规工艺进行萃前氧化是将含钒酸浸液中的钒离子全部氧化为5价，溶液颜色从蓝绿色变成棕黄色，酸度调节是调整含钒酸浸液pH 为1.0～2.5。 5.根据权利要求1所述的含钒钢渣提钒的方法，其特征在于：所述活性硫酸盐为硫酸钠或硫酸铵，浓度为0.2～0.8mol/L 。权 利 要 求 书CN 103131867 A
成渝钒钛科技有限公司钢渣热闷处理生产线工艺规程（试用）编制人：王庆 初审人： 审核人： 批准人： 2012 年10 月
目录 第一章转炉钢渣热闷处理工艺规程 (1) 1 目的 (1) 2 用途 (1) 3 适用范围 (1) 4 钢渣热闷工艺操作规程 (1) 4.1前言 (1) 4.2生产工艺流程图 (2) 4.3主要工艺参数 (2) 4.4热态钢渣和热闷装置的技术要求 (3) 4.5 热闷前准备工作 (3) 4.6 热闷装置垫底和翻渣 (4) 4.7醒渣 (4) 4.8 均热 (4) 4.9 热闷喷水 (5) 4.10 热闷 (6) 4.11 排汽阀调节 (7) 4.12 出渣 (7) 4.13 给排水 (7) 4.14 水质处理 (8) 第二章中控室工艺规程 (10) 1 目的 (10) 2 适用范围 (10) 3 实施步骤 (10) 3.1开机前准备： (10) 3.2正常作业（闷渣操作、PLC自动化操作参数待最终调试后
确定） (10) 3.3正常作业（筛分、磁选、输送、储存操作） (11) 3.4安全作业 (11) 第三章钢渣筛分磁选生产线工艺流程 (13) 1 工艺流程 (13) 备注： (14)
第一章转炉钢渣热闷处理工艺规程 1 目的 生产工艺达到规范化、制度化和标准化管理，以确保安全顺利生产和钢渣热闷处理后达到理想质量要求以及在管理上受控，使钢渣热闷在处理线上处理后产品稳定、提高，特制定本规程。 2 用途 本工艺规程是保证和组织钢渣处理顺利以及处理效果的关键，是保证产品质量和安全顺利生产，也可作为质量和技术规程制订的主要依据、在生产作业时必须遵守的工艺法规。 3 适用范围 本工艺规程采用GB/T19000-2000标准中的术语和定义。 本工艺规程适用于成渝钒钛科技有限公司三利分厂钢渣热闷及加工处理生产线。 4 钢渣热闷工艺操作规程 4.1前言 本规程适用于高温转炉钢渣直接翻入热闷装置处理生产工艺。该工艺过程是将热融1500℃左右的钢渣倾翻在热闷装置内，通过自动化喷水系统对钢渣进行喷水处理，利用钢渣自身余热产生大量饱和蒸汽，使钢渣中f-CaO和f-MgO快速消解导致钢渣裂解粉化，进而再对处理后的钢渣进行筛分、磁选、提纯，实现充分回收金属，降低尾渣中铁含量，实现100%资源再利用。
介绍目前比较流行的几种钢渣处理工艺 1)热泼工艺。热熔钢渣倒入渣罐后，用车辆运到钢渣热泼车间，利用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在渣床上(或渣坑内)喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后用装载机、电铲等设备进行挖掘装车，再运至弃渣场。需要加工利用的，则运至钢渣处理间进行粉碎、筛分、磁选等工艺处理。 (2)盘泼水冷(ISC法)。在钢渣车间设置高架泼渣盘，利用吊车将渣罐内液态钢渣泼在渣盘内．渣层一样为30一120mm厚，然后喷以适量的水促使急冷破裂。再将碎渣翻倒在渣车内，驱车至池边喷水降温，再将渣卸至水池内进一步降温冷却。渣子粒度一样为5—100mm，最后用抓斗抓出装车，送至钢渣处理车间，进行磁选、破裂、筛分、精加工。 (3)钢渣水淬工艺。热熔钢渣在流出、下降过程中，被压力水分割、击碎．再加上熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣粒化。由于钢渣比高炉矿渣碱度高、粘度大，其水淬难度也大。为防止爆炸，有的采纳渣罐打孔，在水渣沟水淬的方法并通过渣罐孔径限制最大渣流量。 (4)风淬法。渣罐接渣后，运到风淬装置处，倾翻渣罐，熔渣通过中间罐流出，被一种专门喷嘴喷出的空气吹散，破裂成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并捕集渣粒。通过风淬而成微粒的转炉渣，可做建筑材料；由锅炉产生的中温蒸汽可用于干燥氧化铁皮。 (5)钢渣粉化处理。由于钢渣中含有未化台的游离CaO，用压力0．2一0．3 MPa，l00℃的蒸汽处理转炉钢渣时，其体积增加23％一87％，小于0．3m m的钢渣粉化率达50％一80％。在渣中要紧矿相组成差不多不变的情形下，排除了未化合CaO，提高了钢渣的稳固性。此种处理工艺可显著减少钢渣破裂加工量并减少粉碎设备磨损。
新兴钢渣处理技术介绍 关键字：钢渣处理热焖法钢渣热焖干式磁选钢渣回收 摘要：为克服传统干法工艺和水洗球磨机处理工艺的缺陷，新兴河北工程技术有限公司借鉴日本、韩国先进钢渣处理工艺，消化吸收，开发出全新的钢渣处理新工艺。“钢渣热焖—干式磁选”处理技术可实现整个钢渣处理过程的机械化和连续化，从各方面最大程度地降低了投产运行后的经营成本，因此，采用该方案进行钢渣处理在经济方面可实现其效益的最大化。 一、新兴干法钢渣回收利用技术介绍 目前国内钢渣二次处理工艺有： 1、传统干法加工工艺：目前国内大部分钢铁厂所采用的钢渣处理方式多为简单的破碎磁选工艺，所采用的设备为颚式破碎机1~2台或圆锥破碎机1台+带式除铁器若干或干式磁选机1~2台。工序繁多，渣、铁分离不彻底，回收废钢品位低（TFe含量约40%）,不利于炼钢使用；尾渣MFe含量高（约6%），造成资源大量浪费，经济效益差。 低品位渣钢对炼钢生产的影响如下： a、钢渣中硫磷等有害元素回到钢水中并不断富集，影响钢水质量； b、因杂质多，造成渣量增大，喷溅严重； c、冶炼过程中因不能准确确定金属液的重量而影响钢水化学成分的准确控制，浇注时，因钢液重量不足，容易造成短尺废品； 会降低碱度，改变熔渣的组成，这对脱磷及提高炉衬的使用寿 d、钢渣中的主要成分SiO 2 命不利。 此工艺一般小型钢铁厂应用较多。 2、水磨湿选法: 投资大，占地多、小粒度产品品位高，不适合大块钢渣处理，处理大块渣需与其它粗选法配合，尾泥须浓缩、沉淀、脱水、烘干处理才可利用，既污染环境又增加占地、投资，经济效益差。此工艺的致命缺点是： a、尾渣泥处理成本高。目前尾泥处理使用自然沉淀法和机械法。自然沉淀法需要建设大规模的沉淀池系统，沉淀时间长，效果差；机械法以湘潭钢铁为代表，使用斜板沉淀器和压滤机及配套水池、泵、管网系统处理尾渣泥浆。无论哪种方式，都大幅提高了投资及运营成本。 b、脱水后的尾渣含水量也较大，且经细磨水洗后活性丧失，已不能用于钢渣粉的生产，基本丧失利用价值。且经水洗选出的废钢易生锈，铁锈主要成分是Fe（OH）2，在炉内分解
国内外钢渣循环利用技术研究进展 一、概述 钢铁生产过程中都会产生高炉渣（矿渣）和钢渣。 高炉渣是高炉生产铁水时产出的一种废渣，出炉状态也是温度高达1400℃以上的液体，化学成分中CaO含量约30%-40%，SiO2含量约30%-40%，反应形成的矿物主要是低钙硅酸钙。目前，高炉渣已经得到很好的资源化利用。 钢渣是转炉炼钢产生的一种废渣，出炉状态温度高达1400℃以上的液体，化学成分CaO含量约40%-60%，SiO2含量约13%-20%。主要矿物相是硅酸三钙、硅酸二钙、钙铁橄榄石、游离氧化钙、游离氧化镁等。冷却处理后的钢渣中含有大量的结晶粗大、结构致密的游离氧化钙和游离氧化镁，这些游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）遇水后会在很长时间内持续水化并发生体积膨胀，导致钢渣利用时的长期安定性极差，严重制约了钢渣的安全利用。目前，我国钢渣的主要应用方向是生产钢渣粉、钢铁渣复合粉。 2014年我国粗钢产量8.2亿吨，按照钢渣的产量是粗钢产量的10%-15%核算，2014年我国钢渣产量约为0.82-1.2亿吨。目前约有70%的钢渣处于堆存和填埋状态。如果能循环利用这些钢渣，不仅能回收大量的有价金属，而且能减轻环境负担。 二、我国钢渣循环利用现状 1、钢渣一次处理工艺利用现状
常规的钢渣一次处理方法主要有热焖分解法、机械破碎法。其中，热焖分解法包括热焖法、热泼法及浅盘法，这类处理工艺的原理是在高温条件下利用钢渣中的氧化钙、氧化镁等碱性氧化物与水反应形成氢氧化物，由体积的膨胀破碎来达到粒化钢渣的目的。机械破碎法，顾名思义，是通过机械外力作用对流动状态的钢渣进行冲击，使其破碎。机械破碎法包括水淬法、风淬法、滚筒法及钢渣风淬粒化法。 冶金工业信息标准研究院冶金咨询中心统计国内129家大中型钢铁企业的钢渣一次处理数据，见图1。 图1 钢渣一次处理法的分类统计 由图可知，采用热焖法的有59家，占比达到45.73%；采用热泼法的改进处理工艺“热泼焖渣法”的共有51家，比例达到39.53%；居第三位的是宝钢工程的滚筒钢渣处理法，占比为7.75%。值得一提的是，宝钢滚筒钢渣处理法虽然在国内占有率较低，但因其具有处理速度快、环保效果好等优点，已在韩国浦项制铁、印度JSW、中国台湾中龙和巴西CSP钢厂得到应用。
转炉钢渣形成过程及改性方法 郭辉1，殷素红1,2，余其俊1,2，韦江雄1,2，李建新1，宫晨琛1,2，钟根1 (1.华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510640; 2.华南理工大学特种功能材料 教育部重点实验室，广州 510640) 摘 要：C 3S 含量低、部分C 2S 被包裹及RO 相固溶于C 2S 是造成转炉钢渣胶凝活性差的主要原因。基于此，本文以粘土和生石灰调整转炉钢渣组成，掺重构钢渣水泥28d 抗压强度活性指数为95.5%。添加C 粉，在1500℃下N 2气氛炉中促进RO 相还原，还原钢渣矿物组成以为C 2S 、金属铁为主。 关键词关键词：：钢渣；矿物组成；改性；岩相；还原 FORMATION AND MODIFICATION OF CONVERTER SLAG GUO Hui 1 , YIN Su-hong 1,2 , YU Qi-jun 1,2 , WEI Jiang-xiong 1,2 , LI Jian-xin 1 , GONG Chen-chen 1,2 , ZHONG-Gen 1 (1. College of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China ;2. Key Laboratory of Specially Functional Materials, Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China) Abstract: The main reason of low cementitious activity for converter steel slag is low C 3S content, some C 2S packed, RO phase filtered into C 2S. Based on this, the compositions of converter steel slag is adjusted with clay and lime 。The activity index of 28d compressive strength of the cement with reconstructed steel slag at is 95.5%. C powder is mixed to promote RO phase to reduce at 1500℃ in N 2 furnace. C 2S and metallic iron are main mineral composition of reduced steel slag. Key words: steel slag; mineral composition; modification; petrographic facies; reduce 炼钢时，生铁中杂质的氧化和造渣材料的熔化产生渣相[1]。这种渣相，又称钢渣，乃是各种元素（铁、钙、锰、镁、铝、磷、铬等）的氧化物熔体。数量约为钢产量的15%～20%，2008年我国钢产量为5.02亿吨，年钢渣产量约为7500～10000万吨。据不完全统计，我国钢渣利用率不足20%，大量钢渣弃置堆积，占用土地，污染环境，钢渣的高效利用已迫在眉睫。 基金项目基金项目：：国家科技支撑计划（2006BAF02A24） 第一作者第一作者：：郭辉(1986～)，男，硕士研究生。E-mail: hui.guo@https://www.doczj.com/doc/c610132519.html, 通讯作者通讯作者：：殷素红(1971～)，女，博士，副教授。E-mail: imshyin@https://www.doczj.com/doc/c610132519.html,
1文献综述 1.1转炉炼钢钢渣处理概况 1.1.1钢渣来源 刚刚钢渣特指在炼钢过程时排出的熔渣，主要是指在吹炼过程中金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。一般渣量是钢产量的8%~15%[1]。 钢渣的主要化学成分有：CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、f-CaO，对于一些特殊的冶炼钢种，其钢渣中还含有V2O5、TiO2等。钢渣中Fe的氧化物以FeO和Fe2O3形式存在，而以FeO为主，总量在25%以下。如表2-1为常见各种钢渣的成分[2]。 表1-1钢渣的化学成分（%） 钢渣的矿物组成与钢渣的化学成分有关，特别是取决于钢渣的碱度（CaO与SiO2的比）。在我国主要以转炉炼钢为主，因此大部分钢渣为转炉炼钢渣。矿物按下式反应：
2（CaO·RO·SiO2）+CaO→3CaO·RO·2 SiO2+RO 3（CaO·RO·SiO2）+CaO→2（2CaO·SiO2）+RO 2CaO·SiO2）+CaO→3CaO·SiO2 其中RO代表二价金属（一般为Mg2+、Fe2+、Mn2+）氧化物的连续固熔体。 在炼钢初期，碱度比较低，钢渣的矿物组成主要是钙镁橄榄（CaO·MgO·SiO2），其中的镁可被锰和铁所代替。当碱度提高时，橄榄石吸收氧化钙变成蔷薇辉石（3CaO·RO·2SiO2），同时放出RO相（CaO·MnO·FeO的固熔体）。再进一步增加石灰含量，则生成硅酸二钙（2CaO·SiO2）和硅酸三钙（3CaO·SiO2）。在吹炼末期，氧化物增加的速度很快，这个时候，硅酸三钙（3CaO·SiO2）会随温度变化分解成硅酸二钙（2CaO·SiO2）和氧化钙（CaO），还会生成一部分铁酸二钙（2CaO·Fe2O3）。钢渣中还含有铁酸钙（2CaO·FeO和CaO·FeO）和f-CaO。 钢渣的情况取决于钢铁生产的技术使用，包括转炉、电炉和精炼炉等。这些钢渣中基本上含有约20~25%的铁元素[3]。由于钢渣的化学成分变化很大，因此其矿物组成也有很大差异[4]。钢渣中常见的矿物组成包括：橄榄石、镁硅钙石、C3S（3CaO·SiO2）、C2S（2CaO·SiO2）、C4AF（4CaO·Al2O3·Fe2O3）、C2F（2CaO·Fe2O3）、RO相（CaO FeO-MnO-MgO）和f-CaO（自由氧化钙）等[5]。 1.1.2钢渣的性质 钢渣是由钙、铁、硅、镁、锰、磷等氧化物构成的，其中钙、铁、硅、镁的氧化物占绝大部分[6]。根据冶炼钢种及冶炼工艺的不同排出的钢渣的成分也不同，钢渣的性质随化学成分的变化而变化，由于化学成分及冷却条件不同造成钢渣外观形态、颜色差异很大。碱度较低的钢渣呈灰色，碱度较高的钢渣呈褐灰色、灰白色。钢渣的外观像结块的水泥熟料，钢渣块松散不粘结，质地坚硬密实，孔隙较少。钢渣中的含铁量较高，其密度为3.1g/cm3~3.6g/cm3，较难磨。易磨指数为：标准砂为1，钢渣为0.7，钢渣的抗压性能好，压碎值为20.4%~30.8%。不同炼钢工艺所得钢渣的化学成分如表2-2所示。其中转炉炼钢渣占钢渣的绝大部分，我国主要钢厂转炉钢渣的化学成分见表2-3。
浅析含钒钢渣湿法提钒生产工艺与发展前景 钒是一种稀有、柔软而黏稠的过渡金属，它的矿物形态一般与其它金属的矿物混合在一起，一般被用于材料工程中作为合金成分，把钒掺进钢里制成钒钢，可使钒钢结构比普通钢更紧密、更有韧性、弹性，机械强度更高。目前全球钒渣、氧化钒、钒铁的主要产地是南非、中国、俄罗斯、美国、澳大利亚、新西兰和日本等七国。南非、俄罗斯和中国一直是三个最大的产钒国，除美国和日本从石油残渣和电厂飞灰中提取钒外，其他各国都是从矿石冶炼过程中提取钒[1]。 中国钒工业的崛起主要得益于攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用，目前国内各工厂钒的提取工艺基本相同，均是采用钒渣钠法焙烧、多钒酸铵沉淀焙烧法生产V2O5。具体工艺为钒钛磁铁矿原矿经选矿得到的含钒铁精矿送入烧结、炼铁工序，得到含钒铁水经提钒转炉生产钒渣（含V2O5平均15%）。钒渣经过添加氯化钠或碳酸钠进行钠法焙烧、水浸取、多钒酸铵沉钒等过程获得多钒酸铵，最后经反射炉熔化得到片状V2O5[2]。 本文在此介绍一种钢渣提钒新生产工艺——湿法提钒工艺，并从生产工艺、资源能源利用、经济技术指标、污染物排放等方面与传统钠法焙烧工艺进行比较，分析探讨湿法提钒工艺的发展前景。 1、湿法提钒工艺概况 湿法提钒工艺是以含钒钢渣为原料，而不是传统钠法焙烧生产工艺使用的经提钒转炉生产的标准钒渣，该含钒钢渣是钒钛磁铁矿经过炼钢转炉生产钢水后废弃的钢渣，该钢渣中V2O5平均含量仅为4%。该钢渣的成分见下： 湿法提钒工艺是将钢渣直接酸浸—净化—沉钒—熔化制得片状五氧化二钒，不同于传统钠法工艺需要焙烧，为了区别传统工艺，本文将该新工艺称为湿法提钒工艺。具体工艺流程叙述如下： ①含钒钢渣预处理 含钒钢渣经原料预处理，磨细达到所需粒径并除去所夹带的铁后，送入酸浸工段。 ②酸浸 酸浸工段是该生产工艺的核心。含钒钢渣在蒸汽保温的条件下，用一定浓度的硫酸溶液（添加助浸剂）进行两段逆流酸浸浸取，使钢渣中的钒（也包括其他杂质）融入酸浸液中。浸渣采用两段浸取，每段浸取又分为三级，确保工艺的连续性。第一段通过控制pH在4左右，使钒以钒酸钙沉淀的形态留入渣中，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质被浸出以离子态进入上清液，其中大部分的铁以硫酸亚铁形式存在上清液中，铬在硫酸亚铁的还原作用下主要以六价铬存在于上清液中。经固液分离，底流（钒酸钙以及其它不溶物）进入第二段酸浸阶段，而大部分的铁、铬、锰、硅、磷、硫等杂质随上清液而分离。上清液通过加入氨水使铁以黄铵铁矾（NH4Fe3(SO4)2(OH)6）形态沉淀析出，黄铵铁矾利用真空带式过滤机压滤回收，然后送烧结厂综合利用。沉黄铵铁矾后的废水返回配酸槽配酸回用。 第二段酸浸同样在蒸汽保温条件下用硫酸浸取，通过控制浸出液pH为1左右，钒被浸出进入上清液，并以三价和五价形态共存，同时第一次酸浸后未分离完的铁、铬等杂质也被浸出进入上清液。经固液分离去除不溶物，上清液送往萃前处理罐暂存。 ③氧化 经固液分离后的酸浸液中钒以三价和五价形态存在，为了保证后序净化工段产品质量，
钢渣处理技术及综合利用途径 摘要：国内外对钢渣的利用都作了不少研究，但钢渣利用率不高的原因是其成分很复杂，但随着矿源能源的紧张，对钢渣进行处理和综合利用一直是值得关注和探索的课题，文章就目前较为成熟的方法进行了介绍。 关键词：钢渣处理；技术；综合利用 钢渣是炼钢过程中排出的废渣。钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，加入的造渣剂，金属炉料带入的杂质以及脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。目前我国钢渣年产量1亿多t，累计堆放尚未利用的钢渣达3亿t，对其进行处理和综合利用，具有很大的经济效益、社会效益和环境效益。 1 钢渣的处理工艺 1.1 冷弃法 钢渣倒入渣罐缓冷后直接运到渣场抛弃，这种处理技术不仅占地大，易形成渣山，而且不利于钢渣加工和合理利用，所以不建议采用此种工艺。 1.2 热泼法 随着炼钢炉容量加大，氧气在炼钢炉中的应用，快速炼钢要求快速排渣，从而发展了热泼法技术。热泼法是把炼钢渣倒进渣罐后，用吊车将渣罐吊起并将里面的熔渣分层倒在渣床上，经空气冷却降温至350～400 ℃时再喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却。 1.3 水淬法 由于钢渣比高炉渣碱度高、黏度大，其水淬难度也大。该法原理是；液态高温钢渣在流出和下降过程中，被压力水击碎、分割，同时高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣在水幕中进行粒化。 1.4 盘泼水冷法 该法是用吊车把渣罐内熔渣泼在高架泼渣盘内，喷淋适量的水使钢渣急冷碎裂，渣层一般厚3～12 cm。然后再用吊车把渣盘翻倒，对碎渣进行池边喷水降温，最后把渣倒入水池内进一步降温冷却，使渣粉碎到粒度为0.5～10 cm，用抓斗抓出装车，送到钢渣车间再处理。 1.5 粒化法 该法和水淬法有相似之处，原理是把液态钢渣均匀流入粒化器，在粒化器中被高速旋转的粒化轮破碎并沿切线方向抛出，同时受高压水流冷却后落入水箱，
白云石为二重碳酸盐（CaCO 3?MgCO 3），由于白云石中CaCO 3和MgCO 3结合成复杂化合物，降低了彼此的活度，所以白云石中MgCO 3的分解温度要比单独的存在的MgCO 3的分解温度高。又因为CaCO 3比MgCO 3稳定，所以加热时，其中的MgCO 3先分解。故白云石的分解分两个阶段： CaCO 3·MgCO 3（s ）=CaCO 3 S +MgO (S )+CO 2 g ?r 1H m ○=121.37KJ /mol CaCO 3（s ）=CaO (S )+CO 2(g ) ?r 2H m ○=178.5/mol 第一个分解温度t 沸=720~780℃（MgCO 3的t 沸=640℃），第二个分解温度t 沸=900℃是CaCO 3的分解温度。在第一阶段中，白云石首先被钢渣加热到720℃进行第一步反应，然后氧化镁与碳酸钙一起被加热到900℃进行第二步反应。当温度低于900℃时，由于大气环境中CO 2的含量约为0.03%，P CO 2 =30.4Pa ，CaCO 3的开始分解温度为534℃，此时钢渣与被分解的白云石从900℃降至534℃所释放的热量将提供给CaCO 3进行分解反应。钢渣的比热容为0.8~1.25K J /(Kg ?℃)，计算中取钢渣比热容为1.0 K J /(Kg ?℃)，出渣温度为1650℃，渣量为1.0吨。 钢渣从1650℃降温至534℃所释放的热量为：Q =1116000KJ 。由盖斯定律可得单位摩尔白云石进行分解反应所需热量为： ?H 1= (156.2+80.50×10?3T ?21.59×105T ?2)807K 298K dT +?r 1H m ○+ ?r 2H m ○。 计算得出?H 1=397.4 KJ/mol ，即可计算得出1.0吨钢渣的热量最多能使516.7kg 的石灰石分解。
含钒铁矿石提钒途径选择 钒是钢中的重要合金元素, 它可提高钢的韧性, 细化结晶粒度, 改善耐磨性能及热硬度, 因而广泛用于多种合金钢中。我国钒资源十分丰富, 含钒铁矿以攀枝花和西昌地区蕴藏最多, 另外, 还有马鞍山和承德。从含钒铁矿石提钒的途径有多种, 按其在炼钢流程中的前后可分为 1、前提钒法又称直接法, 即由精矿提钒。 2、中提饥法又称间接法, 即由铁水吹钒渣, 再由钒渣提钒。 3、后提钒法即由铁水炼钢, 再由含钒钢渣提钒。 从含钒铁矿石提钒的流程归纳如下图 一、前提饥法之一—钠化焙烧 本法使用含V2O5 0.75~0.8的铁精矿, 用芒硝或纯碱作附加剂, 在回转窑内氧化焙烧, 水浸提钒。该法虽然工艺流程短, 回收率比较高,达70~75. 但消耗高, 生产能力仅为间接法的十四分之一。因此不适合大规模生产。该法的原材料和能源消耗列于表。
所产铁尾矿可供炼铁用, 但不大受欢迎。 本法优点是钒回收率较钠化焙烧法更高。厂小产量大, 劳动生产率高, 单耗低, 产品纯度高。在有条件的地方可以推广采用。 二、前提饥法之二—钠化球团 本法是用细磨的纯净铁矿粉, 加芒硝或纯碱造球, 在竖窑中氧化焙烧, 水浸提钒。浸出采用固定床逆流浸洗, 设备简单。国内有承德钢铁厂已进行半工 业试验, 国外有芬兰奥、木两厂工业生产, 达到的指标列于表2： 本法优点是钒回收率较钠化焙烧法更高。规模小产量大, 劳动生产率高, 单
耗低, 产品纯度高。 三、中提饥法—钒渣法 本法是将含钒铁矿在高炉中炼得的含钒铁水用铁矿粉或空气氧化, 得到含。一的钒渣, 再用焙烧水浸法提钒。采用此工艺的有南非的摇包法和通用的转炉双联法, 以及马鞍山的槽炉法, 攀钢的雾化炉法。本法优点是, 在用铁水炼钢之前将钒富集于钒渣中, 可使以后的水法提钒效率提高。缺点是, 增加了中间环节, 系统回收率较低。另外, 如果吹饥安排得不好, 会对炼钢有影响, 同时增加了吹钒渣的设备投资和使操作复杂化。但这两个间题要全面衡量增加吹钒设备投资, 可以减少水法提钒设备投资和生产消耗增加吹钒操作, 可以提高水法提钒效率和产量。况且在安排得当时,吹钒可以对炼钢起预备精炼的作用, 对炼钢反而有利。 目前生产钒渣的有攀钢、承钢、马钢,以攀钢规模最大。攀钢用“低硅加喷吹, 解决了高钦炉渣高炉冶炼的困难, 为攀枝花矿炼铁提钒创造了条件。用钒渣水法提钒的以锦州为主, 峨眉、南京正在试车投产, 上海也将由用精矿转为用钒渣。本工艺比较成熟, 目前达到的技术经济指标也较好见表比西德电冶金公司的回收率约低, 现正通过安 装电收尘器等措施逐步提高。 间接法的总回收率比直 接法低。如苏联丘索夫厂从 精矿到钒铁的总回收率大致 如高炉转炉又化、冶我国的 生产实际比这个数还要低, 据“攀枝花共生矿综合利用 科研成果汇展览资料汇编” 提供的资料, 由精矿到钒渣 的回收率只有。前几年由于 对提钒不重视, 铁水 只有一提钒, 有时因操作不 当, 使生成的钒渣不能收集 而又丢失掉。因此, 尽管目 前钒渣法的总回收率低一些, 但进一步提高吹钒率、氧化 率和收得率是一大有潜力 由表可以看出, 关于本 法生产钒的成本, 钒渣占黑 五氧化二钒成本的, 而除饥渣以外的成本仅为元, 占总成本的。现在每吨钒渣按计定价达元之多, 这是从年以来屡次涨价造成的。钒渣定价高, 似乎可以刺激生产厂的积极性, 这只是问题的一个侧面。由于钒渣价高, 收入增多, 掩盖了生产厂的经营管理间题。据了解, 有的钢厂去年八大指标中有七项远远没有完成, 唯独上缴利润这项指标完成得好, 这就是一个例证。钒渣价高的另一个原因是, 提钒前后的铁水与半钢的价差太大, 每吨竟达元, 一吨钒渣需铁水别吨, 就需元之多, 这就等于把钒渣的利润转给炼钢了。目前我国钒渣、钒铁价格都比国际市
一、钢渣生产线简介： 钢渣处理生产线是指对钢渣进行处理的生产线，主要是从钢渣中提取钢粒、铁块的成套生产线，高科机械在此对钢渣处理生产线和铬铁渣处理工艺流程作简单介绍，以供参考！ 从上图中可以看出，大块钢渣质地紧密，黑色灰质中含有金属光泽的物质，而左下图为提选出的细粒铁粉，右下图为同时分选出的纯铁块，也就是业内人士俗称的粒子钢。钢渣的的利用价值在于钢渣中含有一定量的钢粒和铁粉，也就是回收钢粒和铁粉是利用钢渣的主要途径。那么钢粒和铁粉如何回收呢？巩义市高科机械厂接下来讲解一下钢渣处理工艺流程，供相关人士参考。 二、钢渣处理工艺流程
一般情况下，对于钢渣的处理加工分为两个步骤进行。 步骤一：钢渣的破碎。 钢厂生产的钢渣都呈规则不均匀的块状，钢粒、铁粉和渣子都混合在一起。必须先通过破碎、研磨，把钢渣打碎，才能够分选。由于钢渣多成块状，且硬度较大，采用破碎比大、耐用的颚式破碎机对钢渣进行粗碎，粗碎过后的钢渣如果大小能够达到10mm以下，那么可以直接送入球磨机内进行研磨；否则需要将粗碎后的钢渣送入细粒颚式破碎机进行第二道破碎。 步骤二：球磨机的磨矿。 仅仅通过破碎机无法将钢渣彻底打碎，还需要球磨机。破碎后的达到10mm以下粒度的钢渣直接送入球磨机内磨矿，经过充分研磨将钢渣、铁粉、渣子之间的连接体结构打碎，从而进行下一步分选。我厂生产的球磨机的尾端加有筛笼，这样当物料从球磨机内出来后，筛笼直接将颗粒状的钢粒和细粒的铁粉、渣子分开，省去了振动筛，减少了客户的投资成本。 步骤三：钢粒（粒子钢）和铁粉的提取。 由于钢粒和铁粉都具有磁性，因此分选、提取钢粒和铁粉的设备就是磁选机。我厂生产的球磨机尾端有筛笼装置，筛出来的钢粒可以直接采用皮带式磁选机（腾空磁选机）进
钢渣处理技术介绍 一、新兴干法钢渣回收利用技术介绍 目前国内钢渣二次处理工艺有： 1.传统干法加工工艺：目前国内大部分钢铁厂所采用的钢渣处理方式多为简单的破碎磁选工艺，所采用的设备为颚式破碎机1~2台或圆锥破碎机1台+带式除铁器若干或干式磁选机1~2台。工序繁多，渣、铁分离不彻底，回收废钢品位低（TFe含量约40%）,不利于炼钢使用；尾渣MFe含量高（约6%），造成资源大量浪费，经济效益差。 低品位渣钢对炼钢生产的影响如下： a、钢渣中硫磷等有害元素回到钢水中并不断富集，影响钢水质量； b、因杂质多，造成渣量增大，喷溅严重； c、冶炼过程中因不能准确确定金属液的重量而影响钢水化学成分的准确控制，浇注时，因钢液重量不足，容易造成短尺废品； d、钢渣中的主要成分SiO2会降低碱度，改变熔渣的组成，这对脱磷及提高炉衬的使用寿命不利。 此工艺一般小型钢铁厂应用较多。 2. 水磨湿选法: 投资大，占地多、小粒度产品品位高，不适合大块钢渣处理，处理大块渣需与其它粗选法配合，尾泥须浓缩、沉淀、脱水、烘干处理才可利用，既污染环境又增加占地、投资，经济效益差。此工艺的致命缺点是： a、尾渣泥处理成本高。目前尾泥处理使用自然沉淀法和机械法。自然沉淀法需要建设大规模的沉淀池系统，沉淀时间长，效果差；机械法以湘潭钢铁为
代表，使用斜板沉淀器和压滤机及配套水池、泵、管网系统处理尾渣泥浆。无论哪种方式，都大幅提高了投资及运营成本。 b、脱水后的尾渣含水量也较大，且经细磨水洗后活性丧失，已不能用于钢渣粉的生产，基本丧失利用价值。且经水洗选出的废钢易生锈，铁锈主要成分是Fe（OH）2，在炉内分解会增加钢种的氢含量，影响钢材质量。 c、尾渣泥沉淀池系统需占用大量土地，且由于尾泥无利用价值只能扔掉，需占用大量土地，污染环境。 国内使用此工艺的钢铁厂较多，代表钢厂为湘潭钢铁厂。 如何利用简洁高效的工艺装备处理钢渣，生产优质废钢、铁精粉及容易利用的干尾渣，是实现钢渣高附加值利用的技术关键。 为克服传统干法工艺和水洗球磨机处理工艺的缺陷，新兴河北工程技术有限公司借鉴日本、韩国先进钢渣处理工艺，消化吸收，开发出全新的钢渣处理新工艺。此工艺采用钢渣专用棒磨机对钢渣进行破碎，通过湿度、粒度、给料量的综合控制及其它手段，实现对渣、钢的彻底剥离。且产品粒度比较均匀，过粉碎矿粒少，产品粒度在3mm左右。配之以特殊结构的可变磁场干式磁选机将金属全部回收。 本工艺处理后的钢渣所有产品质量好，可利用途径广泛。所得废钢品位～90%，完全可满足炼钢使用要求；所得铁精粉品位>65%，完全可满足烧结使用要求；所得尾渣磁性铁含量<1%，且为干尾渣，可制砖、生产微粉、作为集料等，用途广泛，可利用价值高。 本技术在新疆特钢和济源钢铁厂实际应用，回收效果良好。
钢渣处理考察报告 2010 年6 月1 日至6 月4 日，我们一行4 人在技术质量部、规化部的带领下，赴XX钢铁公司、XXXX查业公司学习考察，收获不少，启发很大，现将个人学习考察报告如下： 一、学习考察简要说明 XX目前有2座210吨转炉，3座100吨转炉，年产量钢量860万吨，钢渣量约125公斤/吨钢，其钢渣处理项目由XX渣业公司加工负责，钢渣100%回收利用，既环保又经济，是钢铁行业中的循环经济。 二、学习考察情况 1、XX钢铁公司转炉钢渣处理工艺流程说明 热熔钢渣用渣罐由汽车运至XX渣业生产线，用吊钩桥式起重机将渣罐中的热渣倒入热闷装置，打水冷却，同时用锅勾机不断翻动钢渣冷却，如图1，冷却3小时左右，进行钢渣热闷处理约12 小时（图2），当热闷周期结束后用履带式挖掘机将装置内粉化钢渣抓出放到筛孔为200mm勺振动给料筛上，大于200mm勺钢渣落入给料筛旁的料 槽，通过装载机装到自卸车上，运到落锤破碎间进行破碎，并磁选出大块渣钢。破碎后的大渣钢返回炼钢使用，钢渣返回加工生产线。 小于200mn粒类的钢渣进入筛下振动给料机送入胶带输送机。在胶带机上安装有电磁自卸除铁器进行磁选，将渣钢选出。钢渣经50mml的振动筛进行筛分，大于50mm的物料经过电磁除铁器选出铁后，钢渣进入500m M 750mm勺液压颚式破碎机破碎，小于50mm勺钢渣经电磁
除铁器选出渣钢后进入棒磨机进行破碎和剥离。破碎剥离后的钢渣进入10mm的振动筛，小于10mm的钢渣进双辊磁选机磁选出小于10mm 的渣钢和尾渣分别堆放。 图1热熔钢渣打水冷却 2. 钢渣分类由XXXX查业公司处理后的钢渣主要分四类：第一类铁含量》85%以返炼钢渣钢（简称A类渣钢），第二类为铁含量》35%烧结用渣钢（B类渣钢）,第三类为铁含量约35%炼钢用渣钢（C类渣钢），第四类为尾渣。
转炉渣的资源化利用 摘要：开展钢渣资源化利用，对于减少钢渣弃埋用地和防止环境污染，增加钢铁企业利润，促进我国钢铁工业的持续高速发展具有重要意义。通过对国内钢渣资源化综合利用的现状分析，将其与国外相比较，从而确定我国钢铁企业，在钢渣资源化利用方面，应该努力发展的方向。 关键词：钢渣；资源化；环保 Abstract: the utilization of steel slag is carried out for reducing the buried steel slag abandoned land and prevent environmental pollution, increase profits, iron and steel enterprises to promote the sustained and rapid development of China's iron and steel industry is of great significance. Through analyzing the present situation of the domestic resource comprehensive utilization of steel slag, compared with the abroad, to determine the iron and steel enterprises in our country, in the use of steel slag utilization, should strive to the direction of development. Keywords: steel slag; Resource; Environmental protection 长期以来，钢渣被认为是炼钢过程中产生的废渣，其数量约为钢产量的15%~20%。随着我国粗钢产量不断提高，产渣量也在不断增加。然而，据资料统计，我国钢渣有效利用率仅10%左右，大部分钢渣作为废物抛弃，占用良田，污染环境。历年来我国累积钢渣堆弃量已达2亿多吨，侵占农田1400公顷以上。这与国际上的钢渣利用水平差距很大，比如，美国的钢渣利用率已超过98%。因此，钢渣的利用是我国钢铁企业的一项紧迫的环保课题。 对钢渣的利用，已经有关于用钢渣制备微晶玻璃的报道，也有用钢渣作为路基或碎石的替代品以及制作农业化肥的报道。然而，实际上，钢渣中含有10%左右的金属Fe，还含有氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等钢铁生产的有用成分，所以在钢铁企业内部实现对钢渣的充分利用就有很大的潜力可挖。美国对钢渣的利用，主要用于配入烧结和高炉等再利用（每年达1000多万吨），占全部钢渣利用的60%。 一钢渣概述 钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。有的地区因矿石含钛和钒，钢渣中也稍含有这些成分。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同，有较大的差异。 钢渣为熟料，是重熔相，熔化温度低。重新熔化时，液相形成早，流动性好。钢渣作为二次资源综合利用有两个主要途径，一个是作为冶炼溶剂在本厂循环利用，不但可以代替石灰石，且可以从中回收大量的金属铁和其他有用元素；另一个是作为制造筑路材料、建筑材料或农业肥料的原材料。 二钢渣的来源目的及处理方法 1钢渣的成分 (1)钢铁料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物； (2) 冶炼过程中加入的造渣材料； (3) 冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐火材料； (4)固体料带入的泥沙。 2 排渣目的 (1)去除钢中的有害元素P、S； (2)炼钢熔渣覆盖在钢液表面，保护钢液不过度氧化、不吸收有害气体、保温、减少有
钢渣处理 一、热闷法 1.一吨钢渣有12%的废钢，1600摄氏度液态钢渣，用高压 水喷成10mm的钢渣，温度由1600摄氏度降到800摄氏度，再进行倒渣坑，温度可降到320摄氏度，压力P=0.3MP,经热闷8~12小时变成8~10mm的钢渣。 2.工艺流程 转炉钢渣热闷处理是目前钢渣处理的一种方式，其主要特点是将温度很高的钢渣（1600摄氏度）倒入渣坑内进行喷水后，盖上闷渣盖，在密闭的渣坑内热渣遇水产生大量饱和蒸气自行破裂粉化的工艺，该处理工艺为转炉钢渣的综合利用开拓
新的途径。 1）钢渣余热自解热闷原理 液态钢渣直接倒入热闷装置中，喷雾遇热渣产生饱和蒸气与钢渣中游离的氧化钙f-CaO, 游离氧化镁f- MgO 发生如下反应： f-CaO+H2O→Ca(OH)2 体积膨胀98% f-MgO+H2O→Mg(OH)2 体积膨胀148% 由于上述反应致使钢渣自解粉化 2）工艺流程 液态钢渣→装入热闷装置（如坑闷）→盖上盖喷雾化水→蒸气热闷→钢渣粉化 ↓废钢→返回冶炼 磁选回收废钢→ 尾渣→生产钢渣粉和水泥3）钢渣热闷法的技术特点 （1）钢渣粒度小于20mm的量占60%~80%，都去了钢渣热泼工艺的多级破碎设备。 （2）钢渣分离效果好，大粒级的钢渣铁品位高，金属回收率高，尾渣中金属含量小于1%，减少金属资 源的浪费。 （3）与其它工艺相比，钢渣热闷处理可使尾渣中的游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO）充分
进行消解反应，消除钢渣不稳定因素，使钢渣用 于建材和道理工程安全可靠，尾渣的利用率可达 100%。 （4）粉化钢渣中水硬性矿物硅酸二钙，硅酸三钙的溶性不降低，保证钢渣质量。 （5）钢渣粉化后粒度小，用于建材工业不需要破碎，磨细时亦可提高粉磨效率，节省电耗。 二、为何目前钢渣粉产量低 主要原因是因为钢渣硬度较高，难以磨细，用传统的球磨机电耗大，生产成本高，企业利润少。中国京冶工程技术有限公司经过广泛调研，确认法国FCB公司生产的卧式辊磨（HOROMILL），粉磨耗电低，试验结果钢渣的比表面积在400平方米/千克以上时，吨电耗仅为32千瓦时，为传统球磨机电耗的1/3，卧式辊磨机解决了钢渣粉生产的瓶颈问题。