钢渣的成分对钢渣粉活性的影响

《钢渣的成分对钢渣粉活性的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢渣的成分对钢渣粉活性的影响（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2 0 0 9年第 6期 冶金环境保护 4 5 钢渣的成分对钢渣粉活性的影 响 朱桂 林孙 树 杉 中冶建筑研究总院有限公司 中国京冶工程技术有 限公 司 摘 要 本文阐述 了钢渣的化学成分和矿物组成 并 用 电子 显微镜 能谱 x一衍射分 析结果 论述 了钢渣 中主要矿物为 硅 酸三钙 c s 硅 酸二钙 c s 铁 酸二钙 C F 铁橄榄 石 C F S R O相 Mg F e Mn 的 固熔体 f C a O f Mg O 镁 蔷薇辉石 C 3 MS 铁 尖晶石 F e O A I O 以试验数据说 明钢渣粉的活性取决于 C 3 S C S 的数量 随着钢渣碱度 的提 高 钢 渣 粉 的

2、 活 性 随 之 提 高 论述 了钢渣 中f C a O的来源 存 在的结构形态及水化速度 进 一步说 明钢渣 中 f C a O造成 钢 渣 的 不 稳 定 性 1 前 言 钢渣 是 炼 钢 生 产 的副 产 品 每 炼 1 t 钢 约产 生 0 1 2 t 钢 渣 2 0 0 8年 我 国钢 渣 产 生 量 约 为 6 5 0 0万 t 利 用 率 约 为 l 0 和 十 一 五 规 划 要 求 冶 炼 渣 的利 用 率 达 到 8 6 以上 的 目标 相 差 甚 远 因 此 钢 渣 的资 源 化 利 用 是钢铁 行业 十分 艰 巨的任务 中冶建筑研究 总院有限公司从 1 9 7 1 年

3、开 始全面研发 钢渣的成分 与胶 凝性能 的关系 钢 渣 的利用 和处理 工 艺 研 发成 功钢 渣 水 泥 系 列 产 品 钢渣 粉技 术 生产 工艺 及产 品应 用 技 术 并在生产实践 中应用取得 良好 的效果 随着现 代炼 钢 技 术 的 进 步 炉 外 精 炼 被 大多 数钢 厂采用 因此钢 渣种类 增 多 性 能差 异 很 大 用 于生 产 钢 渣 粉 时 其产 品质 量 影 响 很大 探讨 钢 渣 的性 能 与钢渣粉 活 性 的关 系 是保证钢渣粉质量的基础 根据 钢渣 的不 同 成 份 和性 能在 生 产 中采 取 相应 的技 术 措 施 保证钢渣粉达到 国际标 准的技术要求

4、并生 产 出优质产 品 2钢 渣 的化学成 分 炼 钢过 程 是 将 主 原 料 铁 水 废 钢 辅 助 原料 石灰 矿 石 白云 石 萤石 和 铁 合金 等 在 高温下 熔 化 成 两个 互不 熔 解 的 液 相 对 钢 液 进行脱 磷 脱 硫 脱 碳 去 除有 害气 体 和 杂 质 使其 达 到钢 种 规 格 的要 求 钢 和杂 质 由于 密度 不 同而分 离 这 里所 说 的杂质 即为 钢 渣 它浓 聚 了氧化 物所 生成 的各 种矿 物 钢渣 的主 要 化 学 成 分 有 C a O S i O A 1 03 F e O F e 2 O3 Mg O Mn O P 2 O5 f C a

5、O 有 的钢 渣 中含 有少 量 T i O V O 等 钢渣 的化 学成 分见 表 1 表 1钢 渣 的 化 学 成 分 碱度 转炉炼钢由于冶炼速度快 出渣时间短 一 般不 分 前后期 渣 全 部倒 人渣 罐 运往 钢渣 处 理 生产 线 从 表 1化 学 成 分 来 看 1 同 一 钢 厂 钢 渣 的 化 学 成 分 差 别 很 大 碱 度 在 冶金 环 境 保 护 2 0 0 9年 第 6期 2 5 3 3 7 7 而 不 同 钢厂 钢 渣 的成 分 相差 会 更大 2 氧 化钙 C a O 和 二 氧化 硅 S i O 的含量 占大多 数 铁 的氧 化 物 以 F e O 和 F e

6、O 的形式 存在 3 钢 渣 中含 有 五氧 化 二磷 P O 造渣 过程主 要去除 P O P O 首先 和 氧化 钙 C a O 氧 化硅 S i O 反应 生成 活性 较差 的纳盖 斯 密特 石 7 C a O P O 2 S i O 矿 物 吸 收 了 大 量 的 C a O 阻 碍 了 硅 酸 三 钙 3 C a O S i O 的生 成 钢渣 中 P O 也会 使 生 成 的 C s分 解 降 低 了 钢 渣 的 活 性 4 化学成 分 中的 P O F e O含 量 高 C a O的 含量低 其 钢 渣 的 活性 低 5 从 钢 渣化 学 成 分可粗 略推测 钢渣粉 的活性 首

7、先计算 钢 渣 的碱度 碱 度高 钢渣 的活性 高 见表 2 表 2钢渣 的碱 度 与 活 性 的 关 系 1 胶 砂 配 合 比 钢 渣 粉 3 5 矿 渣 粉 4 0 硅 酸 盐水泥熟料粉 2 0 石膏粉 5 2 渣 粉 的 比表 面积 为 4 2 0 m k g 3钢渣 的矿 物组成 在冶炼过 程 的初 期 部 分 铁 水 被 氧化 后 生成 F e O和 F e O 铁 水 和炉 料 中 的硅 被 氧 化生 成 S i O 此 时 在 钢 渣 中 以 S i O F e O F e O 和 C a O三元素 成 分 为主 由于 石灰 的 加入 碱 度逐 渐提 高 依次发 生下 列反应

8、Ca O RO S i O2 Ca O RO S i O2 橄榄石 2 C a O R O S i O 2 C a O 3 C a O R O 2 S i O RO 蔷 薇辉石 3 C a O R O 2 S i O 2 C a 0 2 2 C a O S i O R O 硅酸二 钙 2 C a O S i O C a 0 3 C a O S i O 硅 酸 三 钙 式 中 R O代 表 二 价 金 属 一 般 为 Mg F e M n 氧化 物的连续 固熔 体 钢渣 的活性 和钢 渣 的化 学 成 分 有 关 但 更重要 的是 化学成 分 中的氧化 物在 高温熔融 条件下 生产 矿物 的种类

9、 和数量 活性 矿物含 量 的多 少决定 了钢 渣 的活性 具有水 硬活性 的硅酸 三钙 C S 硅 酸二 钙 C S 含量 越 多 则钢 渣 的活性越 高 在 钢渣 中 F e O一部 分 进 入 R O相 一 部 分 铁橄 榄 石 C a O F e O S i O 两 者 是无 活 性 的矿 物 4转 炉钢渣 矿物 组成特征 分 析 4 1扫描 电子显微 镜 X一射 线衍射 分析 通过对 转炉 钢渣 的扫描 电镜 图中矿相分 析 电镜 矿相 能 谱分 析 及 对 转 炉 钢 渣 x一射 线衍 射分析 确 认 钢 渣 中 的主 要矿 物 为 硅 酸 三钙 c s 硅 酸 二 钙 C S 铁

10、 酸 二 钙 C F 铁橄榄 石 C F S R O相 M g F e Mn 的固熔体 f C a O f Mg O 镁 蔷 薇 辉 石 C MS 铁尖 晶石 F e O A 1 O 4 2钢渣 中的 f Ca O和 Mg O 钢渣 中 的 总 的 C a O量 如 果 能 满 足 酸性 氧化 物 S i O A 1 O 3 F e O P O 化 合 的 需 要 则 Mg O F e O 就 会 成 为 游 离 状 态 结 晶 析 出 会水化 体 积膨 胀 在 炼 钢 过程 所 加 入 的 辅 助原料 C a O的数 量 不多 则 Mg F e 进 入 R O相 不会 呈现 游离态 钢渣 中

11、 的 Mg O 主要 生 成 橄 榄 石 和蔷 薇 辉 石是 稳 定 的 矿 物 不 会 造 成 安 定 性 不 良 另一 部 分 Mg O则 以 固熔 态 R O相 存 在 国 内外学 者 已对 R O相 做 过 大量 的研 究 C a 不 足 的前 提下 Mg F e Mn 离子 半径 比 较 接近 差 异 小于 1 5 可形 成 连续 固熔 体 以 R O相 表示 R代 表二 价金 属 Mg O Mn O F e O形 成 的 固熔 体 的 R O相 水 化 比较稳定 高 温高压下 也不 能水化 不会 引起安 定性 不 良 因此 讨 论 钢 渣 中的稳 定 性 是 指 在 快 速 炼 钢

12、 所 造 成 的游 离 态 的 C a O 和 Mg O M g O是 溅 渣 护 炉 采 用 镁 质 辅 助 原 料 所 生成 的 一般 熔 融 态下 和酸 性 耐火 砖 进 行 反 应 偶尔会有 极 少量未 被熔化 Mg O在 钢渣 中 或镁 质耐火 砖 脱 落 随渣 排 出 这 些 可 以通 过 2 0 0 9年第 6期 冶金 环境保 护 4 7 在加 T过 程人丁 捡 出 在正 常情况 下 主要是 C a O造 成钢 渣稳定 性 不 良 钢渣 中 f C a O的来 源 1 由 于炼 钢 出 渣 时 间缩 短 投 入 的 石 灰过量 使石灰被已经饱和的钢渣所包裹 这些 石灰石 是 原

13、状 石 灰 在 与 钢渣 接触 面生 成死烧 石灰 一 般 固熔 有 氧化 铁 F e O 它是 属 于活性极 差 的结 构致 密石灰 水 化 速 度 十分缓 慢 2 石 灰 的溶 解 度 已经 饱 和 石 灰 颗 粒 已不 能 与酸性 氧化 物结 合成 矿物 一般 呈 细 小颗 粒分散 在 钢 渣 内部 常 固熔一 部 分 氧化 铁 F e O 细小 的 C a O 固熔 了氧化 铁 F e O 后 具 有很 强 的不 稳 定 性 然 而结 构 致 密 水 化很 慢 3 f C a O 固熔 有 F e和 Mn的 固熔 体 C a O F e O Mn O 在扫 描 电镜 下呈 圆形颗 粒

14、这种 固熔体 在 一 定 的温 度 和 空气 较 大湿 度下 是可 以水化 的 会造 成钢 渣不稳 定 性 4 钢 渣 中 C S在 一 定 的高 温 下 分 解 c s c s C a O 产 生 的 f C a O 这 部 分 f C a O 在 湿度 的情况 下 生 产 C a O H 体积 膨胀 也会 造成钢 渣 的不 稳定 以上 可知 钢渣 中 f C a O 以不 同形 态或 矿相 在 钢 渣 中 但 均 可 造 成 钢 渣 的不 稳 定 而这 种 f C a O结 晶致 密 水 化膨 胀 很 慢 在 一 定 的温 度和 湿 度 下 才 可水 化 消 除其 体 积 不稳 定性 5

15、钢渣碱 度与 钢渣 粉 活性 的关 系 进行 了钢渣 碱度 与 钢渣 粉活性 关 系的试 验 其结果 见表 3 表 3钢 渣 碱 度 与 钢 渣 粉 活 性 的 关 系 1 钢渣粉比表 面积 为 4 0 0 m k g 2 水泥强度等级 4 2 5硅酸盐水泥 3 试验样 品 水泥 和钢渣粉质量 比7 3 从表 3可 知 随着钢 渣碱 度 的减小 钢 渣 粉 7 d和 2 8 d活性 指数 相应 降低 6钢渣 的碱 度与钢 铁 渣复合 粉 活性 的关 系 进 行 了钢渣 的碱 度与钢 铁渣 复合 粉 活性 关 系 的试 验 其结果 见 表 4 表 4钢 渣 的碱 度 与钢 铁 渣 复合 粉活 性

16、 的 关 系 1 复 合 粉 的 钢 渣 粉 和 高 炉 矿 渣 粉 的 质 量 比为 3 7 2 复合粉的 比表面积为 4 2 0 m k g 从 表 4可 知 1 钢铁 渣复 合 粉 随着 钢 渣碱 度 的提 高 其 活性 指数相 应提 高 2 当钢 渣 的碱 度 在 2 6 8时 钢 铁 渣 复 合粉 的活性指数可以达到 用 于水泥和混凝 土 中 的粒化 高炉 矿 渣 粉 G B T 1 8 0 4 6 2 0 0 8 中 9 5的等 级 钢 渣 的 活性 指 数 在 2 0 2以 下 时 其 钢铁 渣 复 合 粉 的 活性 指 数 可 达 上 述 标 准 的 7 5等级 7 钢渣 粉水 化机理 及 强度来 源 通 过分 析可 知 钢 渣 粉 的 主 要 矿 物 成 分 为硅 酸 三钙 C S 硅 酸 二钙 C S 铁 酸 二 钙 C F 蔷 薇辉 石 C M S R O 相 Mg Fe Mn 的固熔 体 铁 橄 榄 石 C F S 铁 尖 晶石 F e O A 1 O 纳 盖斯 密特 石 C P S f Ca O f Mg O 具 有活 性能起 水 化反应 产 生强 度 的矿物