钢渣微波还原技术及其综合利用

发布时间：2017-04-03 09:12

  本文关键词：钢渣微波还原技术及其综合利用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钢渣是原料在炼钢炉中各元素被氧化后生成的氧化物之间相互固溶、混合所形成的混合物,而中国作为世界第一大钢产量国家,如何对其钢渣的高效回收利用将具有重要的意义。本研究以宁夏钢铁公司的转炉钢渣为原料,分别以炭黑和高碳粉煤灰为还原剂,采用微波加热的方式对钢渣进行还原,还原出的钢渣采用湿式弱磁选工艺进行磁选,磁选物质用作炼钢原料,重新回炉炼钢,磁选尾渣用于制作钢渣水泥,如此则形成以废治废,对节约成本和绿色环保有重要的意义。本文从以下三个方面进行了研究。第一、转炉钢渣块经过鄂式破碎,对其进行干式手工磁选,磁选尾渣即为本研究的原钢渣,通过化学分析和X射线衍射分析(XRD)对原钢渣进行分析,得出本钢渣的主要化学组成为CaO、SiO_2、FeO、Fe_2O_3和MgO等,主要矿物相为硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)和钙铁相;钢渣中全铁含量高达23.30%(以Fe_2O_3记),主要以钙铁相、镁铁尖晶石、氧化态(FeO、Fe_2O_3、Fe3O4)和少量的单质铁的形式存在;采用Jade6.5对本钢渣进行全谱拟合精修发现钢渣中胶凝相β-C2S、C3S、α′-C2S三者含量达到61.1%,有利于制备钢渣水泥;采用Factsage6.4热力学软件对钢渣中铁相与碳粉发生还原反应的条件进行计算得出,在t602.3℃时,Fe_2O_3可以首先被还原成单质铁,t771.4℃,钢渣中所有铁相均可以被还原。第二、以Factsage6.4热力学软件为依据,在不同还原剂、反应温度、保温时间、碳含量的条件下对钢渣的微波还原进行了研究。研究表明:还原剂为炭黑,反应温度在850℃,保温时间30min,炭黑含量为钢渣含量的4%的条件下,钢渣还原的效果最好,金属化率可达88.28%;还原剂为高碳粉煤灰时,对其反应温度和保温时间进行测定,结果与炭黑还原的结果相一致,在此优化工艺下金属化率达到89.56%。以扫描电镜对还原产物进行背散射扫描及能谱分析,可以看出还原产物中单质铁弥散分布,最大直径可达30μm,且纯度较高,第三、对还原产物进行湿式弱磁选工艺进行磁选,得出炭黑还原产物和高碳粉煤灰还原产物均在0.074T的磁场条件下磁选效果最好,磁选铁品位分别达到66.79%、64.82%,回收率达到55.31%、52.82%。尾渣进行钢渣水泥试验研究,对钢渣水泥的初终凝时间、安定性能以及胶砂强度进行测定,钢渣掺量在50%以内其安定性均为合格,当钢渣的加入量超过30%,钢渣水泥的初终凝时间出现明显的延长,不利于用作钢渣水泥,在钢渣掺量30%,粉煤灰掺量10%的条件下对钢渣水泥的胶砂性能进行测定,测得28d的抗折强度以及抗压强度分别为6.22MPa、33.62 MPa,达到32.5水泥的强度指标。
【关键词】：转炉钢渣 微波 还原 磁选 钢渣水泥
【学位授予单位】：北方民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X757
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 钢渣的概述10
• 1.2 转炉钢渣的基本性质10-12
• 1.2.1 转炉钢渣的化学成分矿物组成10-11
• 1.2.2 钢渣的胶凝活性以及研究现状11
• 1.2.3 钢渣的稳定性11-12
• 1.3 微波的概述12-13
• 1.3.1 微波的加热原理12
• 1.3.2 微波加热的特点12-13
• 1.4 微波加热还原的研究现状13-14
• 1.5 论文研究的目的与意义14
• 1.6 实验研究的工艺流程与内容14-16
• 第二章 钢渣的相组成分析16-22
• 2.1 实验设备及化学试剂16-17
• 2.1.1 实验设备16-17
• 2.1.2 实验所用化学试剂药品17
• 2.2 转炉钢渣的化学组成及物相分析17-21
• 2.2.1 转炉钢渣的化学组成17-18
• 2.2.2 钢渣的物相组成18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 钢渣系统的热力学反应过程研究22-27
• 3.1 反应热力学函数计算原理22
• 3.2 钢渣还原反应热力学函数22-26
• 3.2.1 FeO_X与C发生还原反应的热力学函数24-25
• 3.2.2 Ca_2Fe_2O_5及MgFe_2O_4与C发生还原反应的热力学函数25-26
• 3.3 本章小结26-27
• 第四章 钢渣与炭黑的微波还原反应研究27-38
• 4.1 实验设备试剂及实验方案27-29
• 4.1.1 实验所用试剂药品27-28
• 4.1.2 实验设备28
• 4.1.3 实验方案28-29
• 4.2 结果与讨论29-37
• 4.2.1 金属铁含量的测定方法29-30
• 4.2.2 原料的吸波性能比较30-31
• 4.2.3 炭黑对钢渣的还原研究31-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第五章 高碳粉煤灰对钢渣的微波还原反应研究38-49
• 5.1 实验设备试剂及实验方案38-40
• 5.1.1 实验设备38-39
• 5.1.2 实验药品试剂39
• 5.1.3 实验方案39-40
• 5.2 结果与讨论40-47
• 5.2.1 高碳粉煤灰的化学组成及物相分析40-41
• 5.2.2 钢渣与粉煤灰的还原研究41-45
• 5.2.3 还原后的钢渣的能谱分析45-47
• 5.3 本章小结47-49
• 第六章 钢渣的磁选工艺研究49-54
• 6.1 实验设备试剂及实验方案49-50
• 6.1.1 实验设备49-50
• 6.1.2 实验所用试剂药品50
• 6.1.3 实验方案50
• 6.2 结果讨论50-53
• 6.2.1 原钢渣的磁选50-51
• 6.2.2 炭黑还原产物的磁选51-52
• 6.2.3 粉煤灰还原产物的磁选52-53
• 6.3 本章小结53-54
• 第七章 钢渣水泥的制备以及性能研究54-58
• 7.1 实验设备试剂及实验方案54-55
• 7.1.1 实验设备54
• 7.1.2 实验试剂药品54-55
• 7.1.3 实验方案55
• 7.2 结果与讨论55-57
• 7.2.1 钢渣掺量对水泥初终凝时间及安定性的影响55-56
• 7.2.2 钢渣水泥胶凝性能的测定56-57
• 7.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 1、研究成果58
• 2、创新点58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 作者简介64

【参考文献】

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本文编号：284073