發(fā)布時(shí)間：2018-01-29 15:51

  本文關(guān)鍵詞： 液態(tài)鋼渣 熱態(tài)改質(zhì) 高堿度微晶玻璃 新燒結(jié)工藝　出處：《北京科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鋼渣排出溫度在1400-1600℃左右,但余熱未能有效回收利用,是一種高質(zhì)量熱能的浪費(fèi)。由于鋼渣f-CaO和f-MgO含量偏高,導(dǎo)致體積穩(wěn)定性差,加上含鐵量偏高,所以鋼渣利用率和產(chǎn)品附加值很低,造成占用大量土地和污染環(huán)境等突出問(wèn)題,急需解決。因此,本文提出對(duì)液態(tài)鋼渣直接進(jìn)行熱態(tài)改質(zhì)及制備高附加值材料的技術(shù)路線,具體分為液態(tài)鋼渣粗調(diào)改質(zhì)改善性能、精調(diào)改質(zhì)控制質(zhì)量和高堿度鋼渣微晶玻璃(相對(duì)傳統(tǒng)低堿度微晶玻璃)制備三個(gè)步驟進(jìn)行研究,目的是高效利用鋼渣的“熱”和“渣”資源,開(kāi)發(fā)高附加值新產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)“固體廢棄物”的高值利用。研究得到了如下結(jié)論：為提高熱態(tài)鋼渣利用率和減少冷態(tài)改質(zhì)劑配入量,提出并研制了堿度為0.5～0.7的高堿度鋼渣微晶玻璃,并對(duì)其組成、工藝、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,獲得燒結(jié)致密化過(guò)程對(duì)微晶玻璃性能影響顯著大于析晶過(guò)程的規(guī)律,以及更加適合于采用一步燒結(jié)法熱處理工藝的結(jié)論。此外,研究表明熱處理氣氛對(duì)微晶玻璃性能及其工藝具有重要影響。在空氣下基礎(chǔ)玻璃析晶溫度較低,輝石相析出量高于黃長(zhǎng)石相,微晶玻璃燒結(jié)收縮率和抗折強(qiáng)度均隨溫度增加而呈“階梯形”規(guī)律升高,最佳燒結(jié)溫度高于1000℃。而在氮?dú)庀虏Ａ鼍囟容^高,輝石相忻出量接近于黃長(zhǎng)石相,燒結(jié)收縮率和抗折強(qiáng)度均隨溫度增加而呈“拋物線形”規(guī)律升高,最佳燒結(jié)溫度低于1000℃。且空氣氣氛對(duì)玻璃析晶及晶粒長(zhǎng)大具有促進(jìn)作用,樣品析晶過(guò)程顯著,平均粒徑是氮?dú)庀碌?.77倍。進(jìn)一步研究表明,不同氣氛下鐵離子價(jià)態(tài)及其含量變化是影響鋼渣微品玻璃性能的主要原因。隨鐵離子含量增加,玻璃析晶溫度降低,析晶溫度范圍變窄,樣品最佳燒結(jié)溫度在氮?dú)庀孪虻蜏胤较蜣D(zhuǎn)移,而在空氣下則較不明顯�？諝庀虏Ａе蠪e2+被氧化形成大量Fe3+, Fe3+/Fe2+比值升高,樣品微觀化學(xué)組成發(fā)生改變,促進(jìn)了玻璃析晶過(guò)程,同時(shí)提高了樣品黏度而抑制燒結(jié)過(guò)程,最終形成先析晶后燒結(jié)的變化過(guò)程,使微晶玻璃最佳燒結(jié)溫度高于析晶溫度。而在氮?dú)庀虏Ａе蠪e2+含量較高,由于FeO具有降低玻璃熔化溫度作用,微晶玻璃燒結(jié)過(guò)程早于析晶過(guò)程,因此能夠在較低溫度下實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化。通過(guò)相關(guān)計(jì)算分析表明,利用粉煤灰對(duì)鋼渣進(jìn)行熱態(tài)改質(zhì)的方法能夠調(diào)控鋼渣理化性質(zhì),據(jù)此提出液態(tài)鋼渣在排放和輸送過(guò)程中,利用余熱對(duì)其進(jìn)行改質(zhì)以提升鋼渣性能的粗調(diào)改質(zhì)方法。分析結(jié)果顯示,隨著粉煤灰／鋼渣比例升高,改質(zhì)渣初晶相由硅酸二鈣、石灰等逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殁}鋁黃長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石等晶相,熔渣黏度、熔化溫度、非橋氧比例逐漸降低。鋼渣余熱可熔解室溫粉煤灰比例約占鋼渣量的25%,并隨著粉煤灰預(yù)熱溫度升高和改質(zhì)渣熔化溫度降低該熔解比例將逐漸升高。同時(shí)工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)液態(tài)鋼渣中粉煤灰熔入量達(dá)鋼渣量的38%時(shí),熔渣堿度由2.6降至1.3,游離氧化鈣含量由6.43 w.%降至3.03 w.%,鐵氧化物還原率達(dá)39%,固渣易磨性也較原鋼渣得到提高。在以上研究基礎(chǔ)上,為控制鋼渣改質(zhì)質(zhì)量和為微晶玻璃制備做準(zhǔn)備,設(shè)計(jì)了一套熔渣精調(diào)改質(zhì)爐試驗(yàn)系統(tǒng),由旋風(fēng)燃燒筒、改質(zhì)爐熔池等組成。通過(guò)鋼渣精調(diào)改質(zhì)試驗(yàn)表明,爐內(nèi)高溫區(qū)主要位于旋風(fēng)筒中下部,溫度達(dá)1500℃以上,有利于冷態(tài)改質(zhì)劑的加熱。而熔池內(nèi)熔渣溫度可達(dá)1400℃,有利于改質(zhì)劑和熔渣的混勻和順利排出。獲得的改質(zhì)渣或基礎(chǔ)玻璃,堿度為0.6,進(jìn)一步熱處理后可制成黑色微晶玻璃材料,其燒結(jié)收縮率約10%、抗折強(qiáng)度94.44MPa、抗壓強(qiáng)度569.79 MPa、顯微硬度6.26 GPa、吸水率0.04%,性能參數(shù)顯著優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí),在改質(zhì)渣底部形成一層2-3 mm金屬鐵層,部分鐵氧化物得到還原回收。對(duì)鋼渣熱態(tài)改質(zhì)制備微晶玻璃的技術(shù)路線進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析,每處理1噸鋼渣,共消耗約1.8噸工業(yè)固體廢棄物,獲得3396.42元利潤(rùn),遠(yuǎn)高于鋼渣傳統(tǒng)破碎磁選工藝收益,環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益顯著,技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行。
[Abstract]:In this paper , the influence of heat treatment atmosphere on the properties and properties of glass ceramics is studied . The results show that the effect of heat treatment atmosphere on the properties of glass - glass and the process of high - alkalinity steel - slag glass - ceramics ( relative to the traditional low - alkalinity microcrystal glass ) is higher than that of the yellow - feldspar phase . The results show that the sintering shrinkage and the bending strength of the glass - glass are higher than that of the yellow feldspar phase . The sintering shrinkage and the bending strength of the glass - glass are higher than that of the yellow feldspar phase . The experiment results show that the slag basicity is reduced from 2.6 to 1.3 , the content of free calcium oxide is reduced from 6.43 w / % to 3 . 03 w . % , the content of free calcium oxide is up to 3 . 03 w . % , the content of free calcium oxide is 0 . 04 % .

【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X757;TQ171.733

【參考文獻(xiàn)】

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1 程金樹(shù)，湯李纓，王全，，黃玉生;鋼渣微晶玻璃的研究[J];武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1995年04期

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1 吳丹丹;Fe_2O_3對(duì)R_2O-CaO-MgO-Al_2O_3-Fe_2O_3-SiO_2系統(tǒng)的微晶化的影響以及鋸切石粉在微晶玻璃中的應(yīng)用[D];華僑大學(xué);2007年

本文編號(hào)：1473773