【摘要】：隨著近年來鋼材蓄積量的逐年遞增,我國利用廢鋼的電爐鋼產(chǎn)量將逐步增加,其副產(chǎn)電爐鋼渣也必將逐步增長。但是我國目前尚未開發(fā)出理想的電爐鋼渣處理技術(shù),其利用率僅約10%,大大低于轉(zhuǎn)爐鋼渣的利用率,大部分電爐鋼渣實(shí)際是粗放外排,造成大量資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此,研究電爐鋼渣資源化技術(shù)迫在眉睫。以電爐鋼渣現(xiàn)有“渣鐵分離”工序后的鐵質(zhì)組分進(jìn)一步回收及其剩余尾泥的高效綜合利用為出發(fā)點(diǎn),本文提出了對電爐鋼渣鐵素資源高效分選,剩余尾泥復(fù)合激發(fā)活性,鋼渣水泥和混凝土優(yōu)化制備的技術(shù)路線,拓寬電爐鋼渣綜合利用途徑,提高其綜合利用率和利用價(jià)值,實(shí)現(xiàn)電爐鋼渣的資源化高效利用。針對電爐鋼渣鐵素資源回收效率低等問題,本文研究了以磁選、磁化焙燒、浮選和重選的聯(lián)合選礦方法回收鋼渣中的鐵質(zhì)組分。采用兩段選擇性破碎電爐鋼渣后,經(jīng)2.5mm篩網(wǎng)篩分,回收的金屬鐵品位達(dá)到89.38%；-2.5mm電爐鋼渣經(jīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為312.5mT的磁選管弱磁選,可回收品位達(dá)64.34%含金屬鐵、磁鐵礦等強(qiáng)磁性鐵礦物的鐵精粉,回收率達(dá)38.75%。通過對弱磁選后的尾渣進(jìn)行分選研究,重選效果較好,回收的精礦品位可達(dá)51.47%,回收率37.28%。本文提出對電爐鋼渣采用弱磁+重選回收鐵質(zhì)組分的方法,能將弱磁尾礦中的含鐵礦物進(jìn)一步富集,顯著提高回收精礦的品位,是較高效的分選方法。將篩分回收的金屬鐵、弱磁初選回收的鐵精粉與重選回收的精礦混合可生產(chǎn)品位達(dá)60.24%的鐵精粉產(chǎn)品,回收率達(dá)70%以上,可以作為燒結(jié)配料返回冶金工序循環(huán)再利用,實(shí)現(xiàn)電爐鋼渣中鐵質(zhì)組分的資源化。針對回收鐵質(zhì)組分后產(chǎn)生的電爐鋼渣尾泥活性低、利用率低等難點(diǎn),研究了機(jī)械激發(fā)和化學(xué)激發(fā)對尾泥的活性激發(fā)效果。結(jié)果表明,機(jī)械激發(fā)對尾泥的活性激發(fā)效果與粉磨細(xì)度直接相關(guān),尾泥需粉磨60分鐘以上,其比表面積達(dá)864.3m-/kg時(shí),才能達(dá)到一級鋼渣微粉的活性要求；石膏類激發(fā)劑對電爐鋼渣尾泥有良好的激發(fā)效果,摻入4%半水石膏的尾泥粉的A7和A28分別為81.3和82.6,激發(fā)效果最好；鈉鹽激發(fā)劑能增加鍘渣水泥的堿度,加速電爐鋼渣尾泥中活性組分的激發(fā),二水石膏對尾泥活性的激發(fā)較平穩(wěn),能使活性逐步釋放,將電爐鋼渣尾泥粉磨至比表面積達(dá)600m2/kg以上,摻入4%以1：1重量比混合的二水石膏與硫酸鈉,尾泥粉的A7和A2.8分別達(dá)到84.65和82.73,達(dá)到了一級鋼渣微粉的國標(biāo)要求。針對鋼渣濕磨過程降低膠凝活性和改善體積安定性的矛盾,比較研究了電爐鋼渣尾泥和轉(zhuǎn)爐鋼渣尾泥分別制備鋼渣水泥的性能變化規(guī)律和水化機(jī)理,提出了電爐鋼渣比轉(zhuǎn)爐鋼渣更適合濕磨工藝的結(jié)論。研究表明,電爐鋼渣尾泥的礦物以C2S為主,CaO含量較低,而轉(zhuǎn)爐鋼渣尾泥的礦物以C3S和Ca(OH)2為主,兩者礦物組成的不同是導(dǎo)致濕磨過程活性變化不同的主要原因；電爐鋼渣尾泥活性降低主要體現(xiàn)在配制水泥的早期強(qiáng)度增長慢,而轉(zhuǎn)爐渣配制水泥主要體現(xiàn)在后期強(qiáng)度下降較大；在微觀結(jié)構(gòu)上,電爐鋼渣尾泥所制備鋼渣水泥的早期水化產(chǎn)物中,絮狀C-S-H凝膠和針狀鈣礬石晶體的衍射峰強(qiáng)度和晶體數(shù)量均弱于轉(zhuǎn)爐鋼渣尾泥所制備鋼渣水泥,但在水化后期則明顯強(qiáng)于后者；總體上電爐鋼渣尾泥膠凝活性損失小于轉(zhuǎn)爐渣尾泥。以水泥熟料摻量40%,鋼渣尾泥摻量25%,高爐礦渣摻量30%和石膏激發(fā)劑5%的配比,能制備符合國標(biāo)要求的42.5號鋼渣水泥。針對電爐鋼渣尾泥粉摻入混凝土數(shù)量少、性能差的工程化應(yīng)用難點(diǎn),研究了利用尾泥與高爐礦渣疊加效應(yīng)改善混凝土性能的方法,揭示了電爐鋼渣尾泥粉單摻或與高爐礦渣粉復(fù)摻混凝土對提升混凝土物理力學(xué)性能的影響規(guī)律。水化過程分析表明,電爐鋼渣尾泥粉作為摻合料提升混凝土性能的主要作用體現(xiàn)在細(xì)化水化產(chǎn)物的孔隙和改善微孔結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面；在水化反應(yīng)3天后,尾泥粉單摻對改善混凝土水化產(chǎn)物微孔結(jié)構(gòu)的效果更明顯；而在水化后期,尾泥粉單摻對改善混凝土水化產(chǎn)物的孔徑分布效果不太明顯,尾泥粉與高爐礦渣粉復(fù)摻則能充分發(fā)揮兩種粉體的復(fù)合效應(yīng)或超疊加效應(yīng),明顯改善水化產(chǎn)物的孔徑分布和微孔結(jié)構(gòu),從而提升混凝士的抗?jié)B性、抗氯離子滲透能力及宏觀物理力學(xué)性能。采用440 kg/m’膠凝材料,水膠比控制在0.37-0.45.電爐鋼渣尾泥粉單摻或與高爐礦渣粉復(fù)摻替代水泥膠材總量的10%-50%,可以配制C30-C50等級的低成本商品混凝土
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF741;X757

【參考文獻(xiàn)】

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