Mechanism of Boron Oxide as a Phase Regulator for Modification of Manganese Slag

The current research focused on adjusting the low hydration activity of the metallurgical slag by phase reconstruction technique. Boron oxide was used as a phase regulator to improve the amorphous phase composition of the manganese slag, consequently enhancing its hydraulic activity. The effects of boron oxide dosage and calcination temperature on the manganese slag amorphous phase content were investigated. XRD and DTG were performed to analyze the hydration mechanism of the manganese slag powder and cement. Results show that, when boron oxide dosage is 15%, calcination temperature is 1 300℃, and holding time for 1 hour, the amorphous content of the modified manganese slag reaches 95% and its 28-day activity index reaches 8 1.7%. The manganese slag powder can then be used as cement or concrete admixtures for the building materials industry.

Thermodynamic Behavior of Manganese and Phosphorus between Liquid Iron and CaO-MgO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_tO-MnO-P_2O_5 Slags

The thermodynamic behavior of manganese and phosphorus between liquid iron and CaO-MgO-SiO2-Al2O3-FetO-MnO-P2O5 ladle slag system was addressed by investigating the thermodynamic equilibria between liquid iron containing Mn and P and the ladle slag at 1873 K. The Mn distribution ratio L-Mn increases with increasing FetO content and decreasing the basicity ((%CaO + %MgO)/(%SiO2 + %Al2O3 + %P2O5)) in slag, while the P distribution ratio Lp seems to be increased as FetO content and the basicity increases. The values of L-Mn and L-p decrease by the addition of Al2O3 into slag. The expression of the dependence of L-Mn and L-p on the basicity and FetO content in slag was obtained.

Applicability of law of mass action to distribution of manganese between slag melts and liquid iron

According to the law of mass action and the coexistence theory of slag structure, the distribution of manganese between MnO FeO SiO 2 and MgO MnO FeO SiO 2 slag melts as well as liquid iron was analyzed. It is shown that K ′ Mn and K MnO are only dependent on temperature and don’t change with basicities and compositions of slag melts. So the distribution of manganese between the above mentioned slag melts and molten iron obeys the law of mass action. But analysis of experimental results from other sources shows that K ′ Mn and K MnO really change with basicities of slag, which is probably arisen from not approaching equilibrium under low basicity slag melts.

中国西南地区电解锰渣特性分析及影响因素研究

电解锰行业发展面临的困境之一是锰渣的处理处置方法。为探索绿色低碳的锰渣无害化处理技术,选取中国5家典型电解锰企业新、旧电解锰渣,通过其理化特性及浸出毒性分析,研究堆存条件、时间及工艺参数等因素对不同企业锰渣特性的影响。结果显示:不同企业的新、旧锰渣平均质量含水率相差最大时均达19%以上,浸出液pH值最高分别相差0.95、1.45,不同企业新鲜锰渣的SiO_(2)和Al_(2)O_(3)平均质量分数最大相差分别为43.18%、146.25%,且可溶性盐质量分数均超过10%,未达到填埋入场标准。锰渣中石膏和石英的质量分数随堆存条件和时间发生不同的变化。企业C在堆存过程中石膏和石英的质量分数在增加,而企业E锰渣中烧石膏质量分数在增加,石英质量分数在减少。历史锰渣浸出液中Mn^(2+)和氨氮(NH_(4)^(+)N)的质量浓度较高,分别超过GB/T 8978—1996一级排放标准限值的65.92~935.00倍和2.56~63.80倍,表明长期堆存的锰渣仍存在较大的环境污染风险。不同地区企业的锰渣应通过无害化处理与资源化利用来降低其环境污染风险,须根据化学成分、理化性质不同选择合适的资源化方式。

水淬锰渣-炉渣-石灰石复合微粉的活性试验

研究了经过物理激发的水淬锰渣微粉和炉渣微粉活性指数,进而确定水淬锰渣、炉渣适宜的比表面积;采用石膏、生石灰、水玻璃3种激发剂对水淬锰渣、炉渣、石灰石复合微粉进行了化学激发试验;探讨单一激发和复合激发对复合微粉的影响。结果表明:物理激发微粉时,水淬锰渣的适宜比表面积为470 m^(2)/kg,炉渣的适宜比表面积为410 m^(2)/kg;化学激发复合微粉时,使用4%的石膏和1%生石灰作为复合激发剂对复合微粉激发效果最佳,7、28 d活性指数达到最高,此时复合微粉7 d活性指数为55.7%,28 d活性指数为78.3%,均满足《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046—2017)中S75等级标准。

水淬硅锰渣的机械粉磨特性

这是一篇矿物加工工程领域的论文。根据机械力化学原理,采用振动磨的方式对水淬硅锰渣进行粉磨,通过研究粉磨时间对水淬硅锰渣粉比表面积、粒度分布、活性评价等影响,并使用比表面积和激光粒度分析仪、XRD和SEM等表征方法对水淬硅锰渣粉的比表面积、粒径分布、难磨物相和颗粒形貌进行了探讨,同时也研究了不同粉磨时间的水淬硅锰渣粉作掺合料对地聚物抗压强度的影响。结果表明,随着粉磨时间延长,硅锰渣粒度分布逐渐左移,颗粒粒径逐步细化,石英相逐渐向无定形结构转变。从成本角度考虑,当粉磨时间为25 min、比表面积为1.8281 m^(2)/g时作粉煤灰地聚物掺合料时,28 d抗压强度可达26.79 MPa。并确定出难磨物相为直锰辉石晶体结构,以及不同的含锰物相。

KH560对电解锰渣场原位修复防渗固结体性能的影响

固废填埋场渗漏原位修复过程中常见胶凝材料遇水膨胀,影响强度情况,为了解决该问题,采用两步水溶液聚合法将具有两性基团的KH560加入聚丙烯酸钠与电解锰渣中,制备电解锰渣基复合胶凝材料,通过抗压试验、渗水试验及腐蚀试验分析了固结体的抗压抗渗及耐腐蚀性能,利用红外光谱(FTIR)对固结体的分子结构进行了表征,通过SEM-EDS分析了固结体的表面形貌及元素含量变化,揭示了KH560对电解锰渣胶凝材料的力学增强机制和防渗作用机理。结果表明:①适量添加KH560可显著提升复合胶凝材料的抗压、抗渗及耐腐蚀性能,在KH560添加量为3%时,固结体的无侧限抗压强度是未添加KH560的固结体的2.25倍,渗透系数比未添加KH560的固结体降低了61.3%,抗蚀系数达0.85。②KH560分子结构中的硅氧基团Si—OCH_(3)与电解锰渣中的自由水发生了水解缩合反应,形成了Si—O—Si连接结构,减少了水隙通道,使固结体表面平整光滑,抗渗效果和耐腐蚀性能得到显著提升。

电解锰渣替代工业石膏用作水泥缓凝剂的试验研究

电解锰渣是电解锰加工行业中常见的一种工业固废,目前的处置方式主要为地下填埋或者露天堆存,其大量无序堆放带来了严重的环保问题。随着新环保法的实施,地方政府和电解锰加工企业面临的环保形势更加严峻,电解锰渣的合理处置成为地方经济社会发展所面临的重要核心问题。采用德国布鲁克元素分析仪等仪器设备对电解锰渣的特性进行了分析和研究,通过将电解锰渣与工业石膏搭配用作水泥缓凝剂,探索了在水泥生产过程中资源化利用电解锰渣的可行性,具有良好的环保效应和经济效益,对于电解锰渣的有效处置具有一定的参考价值。

转炉低锰钢冶炼工艺实践

针对武汉钢铁有限公司现有铁水成分w(Mn)≥0.200%,且转炉冶炼低锰钢控制不稳定问题,基于脱锰热力学及动力学研究结果,确定了转炉吹炼前期低温、高(FeO)含量以及低碱度渣高效脱锰和吹炼中后期弱化底吹搅拌并降低停吹碳含量防止回锰的低锰冶炼控制思路。通过分析转炉低锰冶炼关键影响因素发现转炉双渣时机控制在吹炼进度25%前,且倒渣前温度应低于1400℃,适当降低吹炼中后期底吹流量,控制终点温度为1600~1630℃,终点w(O)≥0.07%等,有利于低锰钢的冶炼。现场通过工艺优化应用,实现了转炉终点w(Mn)≤0.04%、成品w(Mn)≤0.035%的稳定生产。

电解锰渣中锰的浸出行为与动力学分析

研究了用硫酸浸出电解锰渣中的锰,通过单因素试验和正交试验优化了工艺参数,并对电解锰渣浸出前后的物相、结构、形貌,以及浸出锰动力学进行了分析,建立了锰浸出模型,探究了浸出机制。结果表明:在粒径200目、搅拌速度为400 r/min、浸出温度95℃、硫酸浓度1.5 mol/L、浸出时间120 min、液固体积质量比11/1优化条件下,Mn浸出率达97.90%;锰浸出动力学符合液-固未反应收缩核模型,受化学反应控制;在浸出锰过程中,可以通过控制液固体积质量比、温度提高Mn浸出率。

利用电解锰渣制备陶瓷骨料及在混凝土中的应用

电解锰渣的堆放威胁着人们健康和生态环境,因此电解锰渣的无害化处理成为亟需解决的难题。利用1 100℃高温烧结使电解锰渣中可溶的Mn和Cr固化在晶粒内,同时热分解含氨复盐。高温烧结后的电解锰渣已经瓷化且拥有较高的抗压强度,经过破碎分级后可替代混凝土中的骨料。研究结果表明,电解锰渣陶瓷粗骨料和细骨料能基本满足GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》,由XRD和EDS分析可知,烧结后的电解锰渣含有一定量的CaSO_(4),CaSO_(4)的存在促进了水泥水化产物钙钒石的合成,使陶瓷骨料与水泥结合更加紧密,混凝土试块在断裂时陶瓷骨料不以拔出的形式失效,增加了混凝土试块力学的强度。利用陶瓷粗骨料和天然砂细骨料制备的混凝土试块14 d抗折强度为7.54 MPa,优于粗骨料和细骨料均为天然砂石的样品(5.36 MPa),且陶瓷粗骨料在混凝土中所含质量分数较大(48.55%),对于电解锰渣再利用具有重要意义。

低锰钢转炉锰变化规律分析与工艺优化

为了实现低锰钢的生产,分析了转炉吹炼过程锰的变化规律,并对不同工艺操作的生产数据进行对比,探索优化低锰钢的生产工艺路线和操作方法。通过优化入炉铁水条件、转炉采用双渣工艺、提高终点氧含量及终渣(FeO)含量等措施,可以将转炉出钢残锰降至0.05%以下,实现批量生产低锰钢的目标。

电解锰渣粉对混凝土孔结构及力学性能的影响

研究了电解锰渣粉等质量取代0、10%、20%、30%、40%、50%的水泥对混凝土孔结构和力学性能的影响。结果表明:不同电解锰渣粉掺量试件中大孔、中孔、小孔的连通性均较差,且小孔数量较多;随着电解锰渣粉掺量的增加,试件中的孔隙数量增多,孔隙率增大,抗压强度降低,弹性模量基本呈降低趋势;与基准组相比,掺电解锰渣粉试件的应力-应变曲线的压密阶段和峰后失稳破坏阶段明显变长,说明延性有所提高。

固化电解金属锰渣在软土路基填筑中的应用研究

电解金属锰渣可以作为软土路基填筑的材料,但电解金属锰渣的含水率过高,且具有一定的毒性。研究通过对电解金属锰渣进行固化,探究了其固化的机理,然后设计了固化电解金属锰渣路用性能验证实验,分析其在软土路基填筑中的应用效果。实验结果表明,加入固化剂固化后最大干密度增加,最优含水率降低。CBR值特性实验中,在掺量为6%时,添加水泥的CBR值增长了54.22%,添加石灰的CBR值增长了62%;在石灰掺量为3%时,CBR值达到为14%。电解锰渣回弹模量实验中,加入固化剂后,回弹模量增长。实验结果说明了固化后的电解金属锰渣具有较好的路用性能,研究将对提高软土路基填筑质量、降低工程风险具有重要的实践意义。

电解金属锰渣在生态友好型公路路基施工中的应用探讨

研究分析了电解金属锰渣在公路路基应用的现状,并深入探讨电解金属锰渣的矿物学特征、颗粒状况、含水率以及路基施工工艺等关键因素,旨在揭示影响施工质量的关键因素并提出相应的优化策略。研究结果表明,电解金属锰渣可以作为一种可替代的路基材料,用于一般公路和次级公路的建设。通过规范的锰渣填筑、碾压和封层施工技术,确保施工质量符合相关标准,从而为锰渣行业和其他类似的路基施工项目提供相关参考。

基于无机-有机激发体系的硅锰渣基早高强喷射混凝土的研制与应用

本文根据早高强喷射混凝土的性能要求、施工环境及硅锰渣的性能特点,采用单因素试验及正交试验方法,研究了早高强喷射混凝土掺合料各组分对喷射混凝土性能的影响,制备出一种硅锰渣基早高强喷射混凝土并在实际工程中施工应用。结果表明:激发剂按亚硝酸钠∶硫酸锂∶二乙醇单异丙醇胺质量比1∶1∶1进行混合,早高强喷射混凝土各组分的最佳配合比为激发剂掺量0.6%、铝酸盐水泥掺量7%、硅锰渣粉掺量40%、六水合氟硅酸镁掺量0.5%、粉剂聚羧酸减水剂掺量1%、粘度改性剂掺量1%、普通硅酸盐水泥49.9%。该配合比制备的早高强喷射混凝土在实际工程施工中,和易性良好,能保持2 h工作性能不变,8 h抗压强度大于10 MPa,1 d抗压强度大于20 MPa,7 d抗压强度大于30 MPa,28 d抗压强度大于45 MPa,回弹率8%。

Mn evaporation and denitrification behaviors of molten Mn steel in the vacuum refining with slag process

Considering the precise composition control on the vacuum refining of high-Mn steel, the behaviors of both Mn evaporation and nitrogen removal from molten Mn steel were investigated via vacuum slag refining in a vacuum induction furnace. It was found that the reaction interfaces of denitrification and Mn evaporation tend to migrate from the surface of slag layer to the surface of molten steel with the gradual exposure of molten steel during the vacuum slag refining process. Significantly, compared with the experimental group without slag addition, the addition of slag into steel can result in a lower Mn evaporation rate constant of 0.0192 cm·min~(-1) at 370 Pa, while the denitrification rate is almost not affected. Besides, the slag has a stronger inhibitory effect on Mn evaporation than the reduced vacuum pressure. Moreover, the inhibitory effect of the slag layer on Mn evaporation can be weakened with the increase of the initial Mn content in molten steel. The slag layer can work as an inhibitory layer to reduce the Mn evaporation from molten steel, the evaporation reaction of Mn mainly proceeds on the surface of the molten steel. This may be attributed to the Mn mass transfer coefficient for one of reaction at steel/slag interface, mass transfer in molten slag, and evaporation reaction at slag/gas interface is lower than that of evaporation reaction at steel/gas interface. The introduction of slag is proposed for both denitrification and manganese control during the vacuum refining process of Mn steels.

Effect of Al content on the reaction between Fe-10Mn-xAl(x=0.035wt%,0.5wt%,1wt%,and 2wt%)steel and CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO slag

The effect of Al content(0.035 wt%,0.5 wt%,1 wt%,and 2 wt%)on the composition change of steel and slag as well as inclusion transformation of high manganese steel after it has equilibrated with Ca O-Si O_(2)-Al_(2)O_(3)-Mg O slag was studied using the method of slag/steel reaction.The experimental results showed that as the initial content of Al increased from 0.035 wt%to 2 wt%,Al gradually replaced Mn to react with Si O_(2)in slag to avoid the loss of Mn due to the reaction;this process caused both Al_(2)O_(3)in slag and Si in steel to increase while Si O_(2)and Mn O in slag to reduce.In addition,the type of inclusions also evolved as the initial Al content increased.The evolution route of inclusions was Mn O→Mn O-Al_(2)O_(3)-Mg O→Mg O→Mn O-Ca O-Al_(2)O_(3)-Mg O and Mn O-Ca O-Mg O.The shape of inclusions evolved from spherical to irregular,became faceted,and finally transformed to spherical.The average size of inclusions presented a trend that was increasing first and then decreasing.The transformation mechanism of inclusions was explored.As the initial content of Al increased,Mg and Ca were reduced from top slag into molten steel in sequence,which consequently caused the transformation of inclusions.

一株锰氧化细菌AL-6与柚子皮生物炭耦合修复电解锰渣场污染地下水特性研究

为了研究电解锰渣场污染地下水中复杂废水的修复问题,以农业废弃物柚子皮为原材料制成生物炭作为菌株Acinetobacter baumannii AL-6固定化载体(MBC),得到菌株生物炭耦合体系(MBC)。探究了该耦合体系对含锰、氨氮以及高钙镁离子复合废水的综合处理能力,同时构建序批式间歇反应器(SBR)以探究其在废水处理中的应用潜力。实验结果表明,MBC在48 h内去除了98.46%的锰。与2个独立的实验组(生物炭组,菌株AL-6组)相比,MBC对锰的去除具有良好的协同作用。MBC对锰的平均去除率为15.87 mg/(L·h),是菌株AL-6组的1.09倍,生物炭组的14.33倍。此外,MBC对氨氮的最大去除率为71.92%,对钙镁离子也有一定的去除效果,分别为41.46%和26.95%。在SBR中,MBC能去除90.1%的锰和85.44%的氨氮。结果表明,微生物固定化具有巨大的应用潜力,可用于处理电解锰渣复合污染废水。

转炉炉料配比对渣钢间锰分配比影响的试验研究

采用转炉双渣脱磷、少渣冶炼的工艺进行锰矿直接合金化工艺。选取终点炉渣和钢水的样品进行化学成分和矿相检测,分析试验中不同锰矿、造渣料最佳配比对渣钢间锰分配比的影响。采用试验设计的炉料配比,得到的锰收得率为15.87%~79.3%,平均为45.05%;渣钢间锰分配比为21.97~37.96,平均为31.17;铁水脱磷率86%~92%,平均为88%。第9组、第4组和第13组的炉料配比得到的渣钢间锰分配比较低,在22~25。影响渣钢间锰分配比的主要因素是钢水温度、终点碳含量、炉渣碱度和氧化铁,得到了这些因素与渣钢间锰分配比之间的定量关系。获得低锰分配比的炉料配比是石灰比例为25%~30%,烧结矿比例为30%~40%,锰矿比例为15%~20%,轻烧白云石比例为20%~30%。