碳酸化-水化耦合养护对不锈钢渣净浆力学性能和Cr离子溶出的影响

在CO_(2)浓度为99%,压力为0.2 MPa条件下,对钢渣复合胶凝材料进行碳酸化-水化耦合养护,调节碳酸化-水化耦合机制和碳酸化时间,分析硬化浆体的抗压强度、固碳量、矿物组成、微观形貌以及Cr离子溶出规律。结果表明钢渣/水泥试块标准养护3 d后进行碳酸化养护,3 d和28 d强度均达到最高。水化养护3d后进行碳酸化养护1 h、2 h、6 h,可使3 d的抗压强度提升16.3%、26.5%、50.2%,后期水化强度持续增长,28 d强度分别提高17.6%、27.7%、22.8%且安定性良好。水化养护28 d后进行碳酸化的试块固碳量最高,这是因为水化养护3 d后进行碳化,参与碳化反应的主要是C2S、C3S等,水化养护28 d后进行碳化,参与碳酸化反应的主要是C-S-H凝胶、Ca(OH)2,及未反应的C2S、C3S等。C-S-H凝胶和Ca(OH)2碳化活性较高,固碳能力强,但碳化产物强度较低。不同的碳酸化-水化耦合机制对Cr离子的固化作用也有显著的影响,水化养护3 d后进行碳酸化处理的固化效果最好,碳酸化养护6 h的试块,Cr离子溶出降低58.2%。

利用不锈钢渣制备微晶玻璃的研究进展

工业的快速发展导致固体废弃物逐年增加,由其带来的环境与资源问题不容忽视。利用工业固体废弃物制备微晶玻璃材料是固废资源化利用的重要途径之一,同时,该方法还可实现有害重金属元素的固化,减少环境危害。本文基于不锈钢渣的来源与特性,对比分析了不锈钢渣无害化处理的常见方法。针对不锈钢渣的无害化处理和资源化利用问题,重点综述了利用不锈钢渣制备微晶玻璃过程中主要成分对材料结构与性能的影响;另外,基于微晶玻璃对重金属元素的固化研究现状,重点讨论了微晶玻璃对不锈钢渣中Cr、Ni、Mn重金属元素的固化;最后对不锈钢渣无害化处理与资源化利用的未来研究方向进行了展望。

不锈钢渣高温改性-析晶调控解毒研究现状及发展趋势

截止到目前,钢铁工业普通固废(高炉铁渣)循环利用技术取得了重要进展,但仍存在固废顽疾亟需处理.不锈钢冶炼产生的含铬(Cr)渣长期以来缺乏有效的无害化处置方法,环境隐患巨大.国内外专家学者通过添加还原物质、高温调质及调节冷却方式等以改变渣中铬元素的赋存状态,控制Cr6+的溶出,进而实现不锈钢渣的解毒.其中,高温改性-析晶调控方法可以通过调整钢渣组分和控制温度制度促进含铬尖晶石相的形成和长大,提高铬元素在尖晶石相中的富集程度,有望成为最有效且安全的无害化处理技术,在近些年得到快速发展.本文从不锈钢渣高温改性-析晶调控解毒的热力学机理和结晶动力学原理出发,针对不锈钢渣的高温调质改性、解毒方面的研究进展进行了综述.基于高温调质-选择性析晶的核心问题,重点阐述了改善解毒效果的方法和措施.另外,针对不锈钢渣高温改性-析晶调控解毒存在的问题提出了今后的发展方向.

不锈钢渣掺量对碱矿渣-不锈钢渣砂浆抗裂性能的影响

将不锈钢渣应用于碱激发水泥,对其资源化利用起到了重要作用。采用氧化钙、碳酸钠和水玻璃作为复合激发剂,固定总碱当量为6%(即氧化钙+碳酸钠的碱当量为4%,水玻璃的碱当量为2%),研究不锈钢渣掺量(0%、10%、20%、30%和40%,即不锈钢渣与(矿渣+不锈钢渣)的质量比)对碱矿渣-不锈钢渣砂浆(ASLm)抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响,并通过抗裂评价指标A_(cr)(t)来表征ASLm的抗裂性能。研究发现:随着不锈钢渣掺量从0%增加到40%时,ASLm的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变和环向拉应力均降低,抗裂性能先提高后降低;当不锈钢渣掺量为30%时,ASLm的A_(cr)(t)最大,即抗裂性能最优。

不锈钢渣深度固定CO_(2)试验研究

为了揭示不锈钢渣与CO_(2)的反应能力,本文进行了不锈钢渣固碳试验研究。试验表明,对于粒径尺寸小于1 mm的不锈钢渣,从200℃开始冷却时固碳能力最强,平均增重率为6.35%;不锈钢渣温度不超过900℃时,打水通CO_(2)冷却,CaCO_(3)生成较多;不锈钢渣温度介于1000~1100℃时,打水通CO_(2)冷却,CaCO_(3)生成量呈下降趋势;固碳后的不锈钢渣微观形貌呈现出明显的球形分布,表明有CaCO_(3)形成;固碳有利于提高不锈钢渣的胶凝活性;不锈钢渣固碳既可以降低钢渣中游离氧化钙(f-CaO)含量,改善钢渣使用性能,又可以实现钢厂内部含CO_(2)废气与钢渣的协同处置,提高碳减排效率。

FeO含量对不锈钢渣微晶玻璃铬的迁移分布规律及固铬效果的影响

利用不锈钢渣制备微晶玻璃,系统研究了FeO含量对Cr在微晶玻璃中的赋存分布状态、迁移行为及固铬效果的影响。研究表明,在形核阶段,随着FeO含量增加,铬尖晶石类晶核数量增大,玻璃相中Cr逐渐向铬尖晶石中迁移。在晶化阶段,铬尖晶石纳米晶体生成透辉石晶相。TEM与XPS分析表明,一部分Cr赋存于透辉石晶格中,另一部分Cr仍赋存于被透辉石包裹的铬尖晶石中。玻璃相中的Cr也随着透辉石晶体的生成而不断扩散迁移进透辉石晶格中。FeO含量为4.80%(指质量分数,下同)时,95.23%Cr赋存于透辉石晶相中,Cr^(3+)浸出浓度仅为0.007 mg/L,微晶玻璃抗压强度为235 MPa,维氏硬度为949.3。本研究结果为强化固铬效果,实现不锈钢渣无害化、高值化利用提供理论与技术支持。

水玻璃掺量对碱激发矿渣-不锈钢渣水泥抗裂性能的影响

以矿渣和不锈钢渣为前驱体,以氧化钙、碳酸钠和水玻璃为复合激发剂,制备碱矿渣-不锈钢渣水泥(ASL)。固定氧化钙和碳酸钠的碱掺量(氧化钙和碳酸钠反应生成的Na_(2)O与ASL的质量比)为4.0%,研究水玻璃掺量(水玻璃中的Na_(2)O与ASL的质量比,即0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对ASL抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响规律,并计算抗裂性能评价指标A_(cr)(t),用其来表征ASL抗裂性能的优劣。结果表明:随着水玻璃掺量的增加,ASL的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均先降低后升高;抗裂性能评价指标A_(cr)(t)先增大后减小,抗裂性能先增强后减弱;水玻璃掺量为0.5%时,ASL的抗裂性能最优。

400系列不锈钢渣磁选金属回收试验研究

酒钢主要生产300系列奥氏体不锈钢和400系列铁素体不锈钢,冶炼过程所产生的各种钢渣混合热泼经过一次处理后集中堆存。本文通过对400系列不锈钢渣磁选金属回收试验研究,提高产品回收率,实现有益元素的资源化利用。

两种不锈钢渣胶凝活性的研究

针对两种主要的不锈钢渣(EAF渣和AOD渣)的水硬胶凝活性进行对比,并对其产生差异的机理进行探讨,指出EAF渣的胶凝性能明显高于AOD渣,可以替代部分水泥斟材料且符合42.5型和32.5型普通硅酸盐水泥强度指标。AOD不锈钢渣在配加少量稳定剂改性后,可显著提高其胶凝活性,达到与EAF渣胶凝性能相近水平。

不锈钢渣资源利用特性与重金属污染风险

研究了2种不锈钢渣——电炉(EAF)钢渣和转炉(AOD)钢渣可资源化利用和重金属污染特性.结果表明:2种钢渣的粒径主要分布于小于5 mm的范围内;EAF钢渣的主要元素(w>1%)为Ca,Si,Mg,Al,Fe,O和Cr,主要矿物质为Ca2SiO4和Ca3Mg(SiO4)2;而AOD钢渣主要由Ca,Si,Mg,C和O等元素组成,主要矿物质为Ca2SiO4,资源化利用潜力大.不锈钢渣浸出毒性测试结果表明:除Cr外,所有重金属浸出质量浓度均低于或接近于检测限,Cr浸出质量浓度小于0.2 mg/L,远低于危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)相应限值,且重金属主要以稳定的化学形态存在;根据有效浸出测试结果,不锈钢渣中的Cr在最不利条件下存在溶出风险,但以毒性较低的Cr(Ⅲ)为主,与X射线衍射测试结果一致.因此,不锈钢渣中的重金属浸出污染风险低.

CaO/SiO_2质量比对不锈钢渣微晶玻璃析晶及性能的影响

以不锈钢渣、废玻璃为原料,采用熔融法制备了主晶相为硅灰石相的微晶玻璃。利用DSC、XRD、SEM等测试分析手段研究了CaO/SiO2质量比对微晶玻璃物相组成、显微结构及理化性能的影响。结果表明:随CaO/SiO2质量比增加,玻璃转变温度和析晶放热峰温度逐渐降低,且析晶放热峰变尖锐;硅灰石相XRD衍射峰强度先增强后减弱;显微结构由表面析晶向整体析晶过渡,晶粒形状由球形颗粒变为针叶状晶,最后发育成片状晶,晶体尺寸先增加后减小;当CaO/SiO2质量比为0.72时微晶玻璃性能达到较优,显微硬度为6.49GPa,密度为3.11g/cm3,吸水率为0.11%,耐酸性96.51%,耐碱性99.92%。制备出的微晶玻璃有望应用在建筑装饰材料领域。

不锈钢渣资源化研究现状

不锈钢渣是不锈钢生产过程中产生的有毒废渣,包括初炼渣和精炼渣,其特殊性在于其含有水溶性致癌物质Cr6+,并且在渣的堆放过程中一直持续着Cr3+向Cr6+的转化,严重污染环境。介绍了高温硅铁熔融还原法、湿法及固化法对不锈钢渣脱毒原理,分析了不锈钢渣在烧结、返回炼钢、制备微晶玻璃及烧制水泥等方面的资源化利用现状。

利用不锈钢渣制备复合胶凝材料研究

本文探讨了综合利用不锈钢渣、矿渣、粉煤灰制备复合胶凝材料的影响因素。研究表明:胶凝材料的水化产物是类沸石结构的铝硅酸钙和C-S-H凝胶,有较好的物理力学性能,通过化学吸附和物理包裹作用使铬的毒性浸出浓度低于GB5085.3-2007浸出毒性鉴别标准值,从而为不锈钢渣的资源化利用及安全处理提供了依据。

晶化温度对不锈钢渣微晶玻璃析晶及性能影响

利用不锈钢渣制备微晶玻璃实现了废弃资源的二次利用。本文以不锈钢渣、尾矿及废玻璃为原料,采用熔融法制备主晶相为镁黄长石相的微晶玻璃。利用DSC、XRD、SEM等测试分析手段研究晶化温度对微晶玻璃晶相、微观组织和性能的影响。结果表明：在800~920℃范围内,随晶化温度升高,主晶相镁黄长石XRD衍射峰强度不断升高,在850℃出现透辉石相;微晶玻璃晶粒由球形颗粒变为针叶状,最后成网络结构;在晶化温度850℃时性能达到较优,显微硬度最大值为6.55 GPa,密度最大值为3.02 g/cm3,吸水率最小值为0.09%。

压片制样-X射线荧光光谱法测定不锈钢渣中10种组分

由于不锈钢标渣在市场上很难购买，且熔融制样X射线荧光光谱（XRF）无法满足炉前不锈钢渣样的快速分析要求，实验利用转炉渣、高炉渣、平炉渣等标准样品和文献方法定值的不锈钢渣生产样品，建立熔融制样X射线荧光光谱的校准曲线，并用于不锈钢渣样的定值分析，将此定值分析结果用于压片制样X射线荧光光谱校准曲线的绘制，从而实现不锈钢渣中CaO、SiO2、Al203、MnO、MgO、TFe、P2O6、TiO2、Cr2O3和NiO的炉前快速分析。对熔融制样的条件及方法的精密度和准确度均进行了考察，保证了绘制校准曲线用不锈钢渣测定结果的准确性。通过试验确定压片制样X射线荧光光谱的分析条件为：研磨时间50 s；40g试样中添加5粒粘合剂；100kN压力，保压时间15S进行压片。各组分校准曲线的相关系数均大于0．999。对同一不锈钢渣进行压片制样XRF的精密度考察，各组分测定结果的相对标准偏差为0．43％～4．6％；准确度验证结果表明，压片制样的测定结果同熔融制样的测定结果一致，但压片制样XRF满足炉前不锈钢渣分析量大、分析速度快的要求。

不锈钢渣湿式处理工艺及在宝钢的应用

宝钢采用了目前世界上成熟、可靠、先进的不锈钢渣湿式处理工艺,能满足对不锈钢生产过程中产生的钢渣的处理要求,同时采用先进的渣、钢分离工艺设备,最大限度地回收不锈钢渣中的渣钢(金属)资源;能充分考虑环保要求,采取必要的防尘、除尘、降噪音、水处理设施,严格控制有害物质的排放,最大程度减少渣处理生产对环境的污染。该工艺在充分利用炉渣资源的基础上,达到变害为利、变废为宝的资源再生利用的目的。

不锈钢渣和矿渣制备胶凝材料的试验研究

以不锈钢渣和矿渣为主要原料,配加脱硫石膏、粉煤灰、矿物激发剂制备胶凝材料,通过试验确定了原料的最佳质量配比:33%不锈钢渣、35%矿渣、5%脱硫石膏、5%粉煤灰、22%矿物激发剂,利用该配比制备的胶凝材料达到32.5级普通硅酸盐水泥的标准要求。同时,采用XRD分析了胶凝材料的矿相组成,采用扫描电镜对胶凝材料不同龄期水化产物的显微结构进行了分析。

AOD不锈钢渣粉化机理及抑制粉化实验研究

分析了AOD不锈钢渣的粉化机理，并通过添加石英砂调整渣碱度和添加硼砂渣改性处理对抑制AOD不锈钢冷却过程中的粉化问题进行了实验研究。研究认为，2CaO·SiO2相由α-C2S相向γ-C2S相的转变．是不锈钢渣冷却过程中导致粉化、扬尘的主要原因。通过添加石英砂将AOD渣碱度由2．0调整到1．5以下，可以抑制AOD不锈钢渣的粉化。该方法成本低，但配加量需达15％，加大了工业化难度；采用配加微量硼砂的改性方式．不仅可有效地抑制AOD不锈钢渣粉化、扬尘，而且加入量仅为0．5％～0．8％．便于实现工业化，但成本较高。

不锈钢渣透水砖密度与透水性和强度的相关性

分析不锈钢渣的物理化学特性,通过半干料压缩成型工艺制备了不锈钢渣透水砖,设计了一种简易的透水系数测试装置和方法,研究配合比对不锈钢渣透水砖密度、透水性和抗压强度的影响以及3种性能之间的相关性。结果表明:所设计的透水系数简易测试方法可靠性很高;不锈钢渣透水砖的透水性符合JC/T 945—2005《透水砖》标准规定的A级要求;适当的不锈钢渣掺量可获得较高的强度;在相同配合比下,采用不同质量半干料所制备透水砖的密度、透水性与强度三者之间呈现较高的线性关系。

国内不锈钢渣典型处理工艺技术的探讨与分析

主要介绍了国内具有代表性的不锈钢渣干法与湿法两种处理工艺过程,比较其性能、优缺点并介绍多种不锈钢渣、尾渣脱毒技术,为不锈钢企业优化现有钢渣处理工艺,引进和吸收先进处理技术提供支持,从而实现不锈钢企业创建资源节约型和环境友好型的可持续发展目标。