转炉钢渣形成过程及改性方法
转炉炼钢的工艺流程
转炉炼钢的工艺流程转炉炼钢是一种常见的钢铁冶炼工艺，其基本流程包括原料处理、炉料加入、氧化还原反应、渣液处理和钢水出炉等五个阶段。
首先，需要对原料进行预处理。
原料通常是来自于铁矿石的粉末，其中包含铁矿石和废钢等。
原料需要经过破碎、筛分、混合等工艺，以保证原料的均匀性和适合特定炼钢工艺的物料性质。
其次，将经过处理的原料加入炉腔中。
炉腔内通常是高炉炼铁过程中所得到的铁水，它含有大量的铁和一定比例的杂质。
在加入原料时，需要控制原料的加入速度和方式，以保证炉腔内较好的燃烧条件和物料的混合均匀性。
然后，进行氧化还原反应。
炉腔内的原料在高温条件下与吹入的氧气进行反应，主要反应包括碳氧还原反应和矿石的氧化反应。
这些反应会产生大量的热量和废气，同时也会生成液态金属铁和渣液。
接下来是渣液处理。
渣液是氧化还原反应产生的一种物料，由氧化反应生成的渣液中含有大量的氧化物，需要进行炉后渣液处理。
渣液经过除渣、脱磷、脱硫等工艺处理后，可以作为其他冶炼工艺的原料或者用于其他冶金工艺。
最后是钢水出炉。
炉内的反应达到一定程度后，根据炼钢的要求，可以调节底吹氧气的量和吹炉时间，以减少钢中氧含量、降低杂质含量和改善钢水中的成分均匀性。
一段时间后，钢水可以从转炉中出炉，经过连铸工艺可以制成各种形状的钢材。
总体而言，转炉炼钢工艺流程包括原料处理、炉料加入、氧化还原反应、渣液处理和钢水出炉等五个阶段。
这一工艺在现代钢铁冶炼中得到广泛应用，能够实现大规模的、高效的钢铁生产。
同时，随着技术的不断发展，该工艺也在不断地改进和优化，为钢铁行业的可持续发展做出了重要贡献。
转炉炼钢工艺流程图
转炉炼钢工艺流程图转炉炼钢工艺是一种重要的钢铁生产工艺，它能够有效地降低钢铁生产成本，提高钢材的质量和产量。
下面我将为大家详细介绍一下转炉炼钢工艺的流程图。
首先，在炼钢车间进行预处理，将炉前原料送入料仓中，并进行称重和样品取样。
然后，经过预处理后的原料被送入转炉中进行炼钢。
在转炉炼钢的过程中，首先需要给转炉充氧。
炼钢车间通过转炉的底吹风口以及橇渣器的顶吹风口，向转炉中喷吹氧气。
喷吹氧气的目的是增加钢水的温度，提高钢水中的含氧量，有利于脱碳和脱硫反应的进行。
接着，炼钢车间会通过转炉的高温燃烧器给炉膛供应燃料，例如煤粉或煤气。
燃烧产生的高温气体会通过转炉炉膛进一步加热钢水，使其达到炼钢的温度要求。
经过一段时间的炼炉，炼钢车间会进行取样分析，确定钢水中的含碳量、含硫量以及其他组成成分的含量。
根据取样分析的结果，炼钢车间会根据需要进行脱碳和脱硫处理。
脱碳处理可以通过注入氧气和喷吹氧化剂的方式进行，脱硫处理一般通过射硫剂的喷入来实现。
在脱碳和脱硫过程中，炼钢车间需要注意控制钢水中的温度和其他成分的含量，以确保钢材的质量。
同时，炼钢车间还可以通过控制转炉顶部的开门和开吹风口来调节钢水中的含氧量。
经过脱碳和脱硫处理后，炼钢车间会进行渣化处理。
这一步骤主要是通过引入含碱性物质的矿渣来吸收钢水中的杂质，形成炼钢渣。
炼钢渣可以帮助保持钢水的温度和化学成分稳定，并且还可以提供一定的保护作用。
最后，炼钢车间会对转炉喷吹的氧气和燃料进行关闭，停止转炉的供料和喷吹。
经过一段时间的冷却，转炉中的钢水会凝固成钢锭。
钢锭经过冷却后，可以通过铸造、热轧或冷轧等工艺进一步加工成钢材。
以上就是转炉炼钢工艺流程图的介绍。
通过转炉炼钢工艺，钢铁生产企业可以实现高效、低成本、高质量的钢铁生产，提高钢铁的竞争力和市场占有率。
同时，转炉炼钢工艺还具有环保的优势，减少钢铁生产对环境的影响。
转炉炼钢工艺在钢铁行业中具有重要的地位和作用。
炼铁过程中的炉渣成分调控与优化方法分析
炼铁过程中的炉渣成分调控与优化方法分析炼铁是将铁矿石还原为金属铁的过程，而炼铁过程中炉渣是不可避免的产物。
炉渣的成分调控和优化是保证炼铁工艺顺利进行、产品质量稳定的重要环节。
本文将深入探讨炼铁过程中炉渣成分的调控与优化方法。
一、炉渣的组成和形成机理炉渣由多种化合物组成，主要包括硅酸盐、铝酸盐、钙镁铁酸盐等成分。
炉渣的形成是由于炼铁过程中铁矿石中的杂质、还原反应产物等与炉料中的氧化剂发生反应产生的。
二、炉渣成分的调控方法1. 炉料配比的优化炉料配比是炼铁过程中最为关键的一环，它直接影响到炉渣成分的形成。
通过合理控制炉料中的各种成分含量，可以减少一些不必要的物质进入炉渣，从而调控炉渣成分。
2. 还原条件的优化在炼铁过程中，还原条件对炉渣成分也有一定的影响。
通过调整还原气体的成分、气体流速等参数，可以达到控制炉渣成分的目的。
例如，增加还原气体中的CO含量可以促进炉渣的还原反应，减少氧化剂与铁矿石中的杂质反应。
3. 温度的控制温度对炉渣成分的形成和稳定性有很大影响。
通过合理控制和调节炉内温度，可以使炉渣中的某些成分发生相应的变化，达到调控炉渣成分的目的。
三、炉渣成分调控的优化方法1. 理论模型的建立通过建立炉渣成分调控的理论模型，可以预测和计算不同工艺参数下的炉渣成分，为优化炼铁工艺提供科学依据。
2. 炉渣成分分析与监测通过对炉渣成分的实时监测和分析，可以及时发现问题，针对性地进行炼铁工艺的调整和优化，避免不良的炉渣成分对炼铁过程和产品质量的不利影响。
3. 添加剂的使用适当添加一些能够改善炉渣成分的添加剂，如石灰石、白云石等，可以促进炉渣中某些成分的结合和转化，优化炉渣成分。
4. 模拟仿真技术的应用模拟仿真技术可以模拟炼铁过程中炉渣的生成与演化过程，通过对仿真结果的分析和优化，为调控炉渣成分提供参考。
四、炉渣成分调控的意义与挑战炉渣成分的调控和优化对炼铁工艺的稳定性和铁水质量有着重要的影响。
良好的炉渣成分可以提高铁水的渗透性和流动性，减少渣铁的界面张力，降低渣角和浸渗角，从而有利于金属铁的回收。
简析钢渣处理的优化工艺
简析钢渣处理的优化工艺转炉钢渣是炼钢工艺流程的衍生物，其虽无毒，但会造成渣满为患，污染环境，造成资源浪费。
国外工业发达国家在20世纪初就关注钢渣的利用价值，美国、日本、德国等国家钢渣利用率都在95%以上，其中厂内循环在20%以上。
我国钢渣综合利用率不到20%，与工业发达国家相比有很大的差距。
某公司宽厚板厂有一座KR铁水预处理，一座210t氧气顶底复吹转炉（配有副枪系统和自动化炼钢静动态模型），一台双工位LF精炼炉，一台双工位RH精炼炉，一台达涅利立弯式连铸机，主要品种为管线钢、高强钢、高强耐磨钢、低合金-结构钢、船板、容器钢、锅炉钢等。
按年生产炉数7200炉，每炉产生转炉钢渣25吨计算，年产钢渣量18万吨。
该公司炉料厂已建成三条钢渣微粉生产线，年处理钢渣能力100万吨以上。
生产微粉对钢渣有特殊的要求，必须解决钢渣遇水膨胀和铁含量较高的问题，因此必须对转炉渣处理工艺进行优化和创新控制，满足钢渣微粉生产需求。
1 国内钢渣处理现状国内钢铁企业通过引进国外工艺或设备及自主研发，目前处理钢渣的现状主要有以下六种：1.1 钢渣热泼处理工艺钢渣热泼是利用钢渣余热，经过喷水冷却后，在热胀冷缩和游离氧化钙水解膨胀作用下，促使钢渣破裂、自解粉化。
具体是先将渣泼入渣池，打水冷却至表面发黑且无蒸汽冒出，再泼下一罐渣直至渣池灌满，然后盖上焖渣盖集中打水，再焖渣处理，让钢渣自然粉化，然后进行磁选处理。
该工艺是20世纪70年代引进国外生产线后发展的钢渣处理工艺，其占地面积大，设备投资和人员投入较多，不仅污染了环境，还浪费资源。
1.2 钢渣水淬处理工艺钢渣水淬是20世纪70年代为获得小粒度钢渣返回烧结工序而加以研究的工艺。
借助多排、多孔、多功能的水喷嘴形成紊流的自由喷射，借助水的压力将高温液体抛流熔渣，在瞬间内击散、粒化、冷凝成小固体颗粒钢渣的过程。
水淬的优点是排渣迅速，有利于发挥炼钢转炉等设备的潜力，减轻了人工清渣的繁重工序，人工费用降低。
钢渣处理工艺方案
钢渣处理工艺方案转炉钢渣是转炉冶炼过程中的产物，是一种固体废弃物，占钢产量的10%左右。
转炉炼钢过程中，因造渣形成的熔融转炉渣具有一定的黏性而夹裹部分金属铁，长期堆存渣场会占用场地，不能有效回收金属铁而造成资源的浪费。
我公司是采用热泼法处理钢渣，在炉渣温度高于可碎温度时，以有限制的水向炉渣喷洒，使渣产生的温度应力大于渣本身的极限应力，使渣产生裂纹，裂纹相交，渣破裂成块，冷却水继续沿裂纹渗入，使渣进一步破裂，同时也加速了游离态氧化钙的水化，使渣向更小块破裂。
反复热泼，积渣到一定厚度，再铲运进一步处理。
通过渣处理车间两级破碎处理。
钢渣粒度在50mm左右。
内部还有部分金属铁存在，造成资源的浪费。
2.钢渣的特性密度：3.2～3.6g/cm3容重：80目标准筛渣粉，1.74g/cm3极易磨性：指数：标准砂1，钢渣为0.7活性：高碱性钢渣，c3s、c2s含量65%、75%炼钢钢渣；基本上属于硅酸二钙或硅酸三钙渣。
碱度高时，常发生的矿物存有橄榄石(cao•ro•sio2)、蔷薇辉石(3cao•ro•2sio2)、ro二者。
碱度低的钢渣所含硅酸二钙(2cao•sio2)和硅酸三钙(3cao•sio2)。
按钢渣的碱度分类；钢渣的碱度就是所指其主要成分中的碱性氧化物和酸性氧化物的含量比。
m=1.8～2.5称为中碱度钢渣；m>2.5称作低碱度钢渣。
按钢渣的形态可分为水淬粒状钢渣、块状钢渣和粉状钢渣。
形态的差异是因对钢渣进行处理时所采用工艺方法的不同所致。
钢渣的主要化学成分存有：cao、sio2、al2o3、feo、fe2o3、mgo、mno、p2o5、f-cao等。
有的钢渣还所含v2o5、tio2等。
各种成分的含量依炉型、钢种相同存有很大范围的波动。
3.钢渣处理流程钢渣深加工工艺即为碎裂、筛分、磁选系统，处理工艺例如图：钢渣处理方法，包括破碎机、球磨机（辊压机）、分选、磁选、球磨，其特征在于：以含tfe量为20～25％，粒度为0～50mm的粗选渣钢为原料，生产含fe量＞90％的优质钢粒。
转炉钢渣处理的工艺方法
转炉钢渣处理的工艺方法冶金13-A1 高善超 120133201133摘要：介绍了钢渣的组成成分，简述了目前国内钢渣的主要处理工艺，对其中最为主流的热泼法、滚筒法、热闷法等钢渣处理工艺的工作原理及其优缺点进行简要评述。
转炉渣中的f-CaO是影响转炉渣安定性的主要因素，钢渣中的f-CaO遇水会进行如下化学反应：f-CaO+H2O→Ca（OH）2，会使转炉渣体积膨胀98%左右，导致道路、建材制品或建筑物的开裂而破坏。
如果能够降低转炉渣中f-CaO的含量，那么对钢渣的利用具有很大的指导意义。
游离氧化钙与二氧化碳酸化反应生成CaCO3，以消解游离氧化钙，使钢渣中氧化钙降低至3%以下，达到国家规定，从而可以在各个工程中得到良好的应用。
高炉渣中含SiO2一般是32%~42%，可见高炉渣可以视为一种含SiO2物料，具有潜在消解转炉钢渣中f-CaO 的能力，如果实现高炉渣与转炉渣熔融态下同步处理，这无疑拓宽了冶金渣资源化处理的有效途径。
本文对以上两种钢渣中游离氧化钙的处理方法进行了论述。
关键词：高炉渣；转炉钢渣；游离氧化钙；二氧化碳；石英砂；高温反应；消解率0引言钢渣是生产钢铁的过程中，由于造渣材料、冶炼材料、冶炼过程中掉落的炉体材料、修补炉体的补炉料和各种金属杂质所混合成的高温固溶体，是炼钢过程中所产生的附属产品，需要再次加工方可应用【1】。
钢渣在欧美等发达国家可以广泛的利用，说明了钢渣具有非常好的应用前景，对钢渣的处理、利用、开发已经成为我们国家钢铁企业的重要发展方向。
由于钢渣中存在游离氧化钙这种物质，其含量在钢渣中约占0~10%，游离氧化钙遇水后发生反应生成Ca（OH）2，这种反应会使钢渣体积发生膨胀，膨胀后钢渣的体积约会增长一倍，这种情况制约了钢渣的使用方向，使其很难在建材与道路工程中加以使用。
由于我国正处于高速发展中，各项基础设施建设需要建设，其中高速公路的发展快速，如果可以将处理后的钢渣应用其中，代替其他岩土材料，可以降低建设成本，降低其他材料的消耗，有效的处理了堆积巨大的废弃钢渣，达到实际的经济效益【1-2】。
转炉脱磷造渣工艺
转炉脱磷造渣工艺1. 引言转炉脱磷造渣工艺是钢铁生产过程中的一项重要工艺，用于去除炼钢过程中产生的磷元素，以保证钢铁产品的质量和性能。
本文将介绍转炉脱磷造渣的基本原理、工艺流程和关键技术。
2. 转炉脱磷造渣的原理转炉脱磷造渣是通过向钢水中添加磷灰石或其他磷源，利用氧气吹炼的过程中，在高温下将磷元素与其他元素反应生成易于脱离炉渣的化合物，实现磷的去除。
转炉脱磷造渣的原理可以归纳为以下几个方面：•磷灰石溶解法：磷灰石在高温下可以与钢中的溶解铁反应生成可溶解的化合物。
在转炉中加入磷灰石后，磷元素与炼钢过程中形成的氧化铁和砂状物质反应生成可溶解的磷化合物，随炉渣一起排出。
•气相反应法：在转炉脱磷过程中，通过向炉内注入氧气形成高温气氛，利用氧气与炼钢过程中产生的磷元素发生反应，生成易于脱离炉渣的磷化合物。
•硅酸盐溶解法：在炼钢过程中，添加硅酸盐类物质可以与磷元素反应生成低熔点的磷化合物，帮助磷元素更好地转移到炉渣中。
3. 转炉脱磷造渣工艺流程转炉脱磷造渣的工艺流程一般包括以下几个步骤：3.1 钢水准备在转炉脱磷造渣工艺中，首先需要准备好合适的钢水。
钢水的成分和温度对脱磷效果有很大的影响，通常需要控制好钢水的硫含量、温度和其他杂质含量。
3.2 炉前处理在转炉脱磷造渣工艺中，炉前处理是非常重要的一环。
通过炉前处理可以将钢水中的杂质和不洁物去除，以减少对转炉脱磷造渣工艺的影响。
3.3 加入磷源在转炉中加入适量的磷源是实现脱磷的关键步骤。
常用的磷源有磷灰石、磷矿石等，选择合适的磷源对脱磷效果有很大的影响。
3.4 氧气吹炼在加入磷源后，转炉中开始进行氧气吹炼处理。
氧气的注入可以改变钢水中的气氛，促进磷元素与其他元素的反应，生成易于脱离炉渣的化合物。
3.5 炉渣处理转炉脱磷造渣过程中产生的炉渣需要进行处理。
一般情况下，炉渣会经过冷却、处理、分离等步骤，将渣中的磷元素尽可能去除，以保证炉渣的质量和性能。
4. 转炉脱磷造渣的关键技术转炉脱磷造渣的关键技术包括以下几个方面：4.1 磷源选择选择合适的磷源对于脱磷工艺的效果至关重要。
转炉炼钢中留渣技术的原理及应用分析
转炉炼钢中留渣技术的原理及应用分析发布时间：2021-11-17T02:43:17.083Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：郑信彬[导读] 伴随着转炉炼钢技术的不断升级，急需引进新技术强化钢渣回收利用，减少炼钢产生的能耗和污染。
基于此，对转炉炼钢中留渣技术原理展开了分析，并对技术应用要点进行了探究，发现需要通过开展工艺试验合理确定脱磷效率、留渣量等各项参数，确保技术应用取得理想效果。
郑信彬新疆天山钢铁巴州有限公司新疆 841300摘要：伴随着转炉炼钢技术的不断升级，急需引进新技术强化钢渣回收利用，减少炼钢产生的能耗和污染。
基于此，对转炉炼钢中留渣技术原理展开了分析，并对技术应用要点进行了探究，发现需要通过开展工艺试验合理确定脱磷效率、留渣量等各项参数，确保技术应用取得理想效果。
关键词：转炉炼钢；留渣技术；原理分析引言：作为国家重要的基础产业，钢铁工业在发展过程中一直存在资源消耗量多、废弃物排放量大等问题，不利于行业可持续发展。
在国内产钢量中，转炉炼钢占据较大比重，每年需消耗上千万吨石灰石和生白云石，产生的钢渣也数以千万计，造成资源消耗严重的同时，给环境发展带来了不利影响。
引入留渣技术开发新工艺，可以解决上述问题，加速产业转型升级。
1转炉炼钢中留渣技术的原理分析在转炉炼钢期间，钢渣密度比钢水小，将漂浮在钢水之上。
在转炉倾至20~35°时，液面漫过出钢口前钢渣将先流入钢包，出渣量占总体20~30%，属于前期渣[1]。
出钢后，由于钢水产生涡旋，将表面钢渣吸入，产生30%出渣量。
全部钢水倒入后，最后流出的钢水下渣量较大，出渣量达到40~50%，属于终渣，需及时摇起转炉结束出钢。
由于钢渣中含有的磷、硫等元素将给钢材性能带来较大影响，所以需加强下渣量控制，避免过多钢渣进入钢包，减少钢水精炼时间和铁合金加入量，达到提高效率和节约成本的双重目标。
运用留渣技术，需要将上一炉约2/3终渣留在炉内，对铁液加入废钢。
转炉炼钢原理及工艺介绍
转炉炼钢原理及工艺介绍1. 引言转炉炼钢是一种常用的钢铁冶炼方法，在钢铁行业中具有重要的地位。
本文将介绍转炉炼钢的原理以及相关的工艺。
2. 原理转炉炼钢的原理基于炉料在高温下的氧化还原反应。
在转炉炉腔内，通过喷吹氧气来进行氧化反应，将炉料中的杂质和不需要的元素氧化为气体，并通过炉顶的排气系统排出。
同时，通过加入适量的合金元素和剂料，实现精确的调节和控制炉料中的化学成分，从而达到炼制特定钢种的目的。
3. 工艺介绍3.1 炉料准备转炉炼钢的炉料通常包括废钢、生铁和铸铁等。
在炉料准备阶段，首先将炉料进行破碎和称重，确保每炉的配料量准确。
然后将炉料装入倾动或转倒式转炉中。
3.2 酸碱度控制酸碱度的控制是转炉炼钢中的重要环节。
在炉料中加入不同的硅、锰、磷等元素和石灰质量，可以调节炉腔中的酸碱度。
通过测定炉腔中渣口撞击时的响声来判断酸碱度的状态，并根据需要进行调整。
3.3 氧气喷吹在转炉炼钢的过程中，通过在炉膛中喷吹预热后的氧气，可以实现杂质的氧化和温度升高。
氧气的喷吹方式有多种，包括底吹、侧吹和顶吹等。
氧气喷吹的速率和角度的控制对炉腔内的氧化反应有重要影响。
3.4 合金元素的加入根据钢种的要求，需要在转炉炼钢过程中加入适量的合金元素，如铬、镍、钒、钼等。
合金元素可以通过粉末喷吹、捞渣操作等方式添加到炉腔中。
合金元素的加入可以改变钢的性能和化学成分。
3.5 钢渣处理在转炉炼钢过程中，钢渣是产生的副产物。
钢渣中含有大量的氧化物和杂质，需要进行适当的处理。
一般采用钢渣保温、捞渣、保护渣、中性渣等措施来处理钢渣，以确保钢渣中的氧化元素被充分还原并排出炉外。
3.6 出钢经过一系列的氧化还原反应和调度控制，转炉中的炼钢过程逐渐接近尾声。
当出钢温度达到要求后，打开炉底的出钢口，将液态钢水流入连铸机进行继续加工。
4. 总结转炉炼钢是一种重要的钢铁冶炼方法，其原理是基于氧化和还原反应。
通过适当的酸碱度控制、氧气喷吹和合金元素的加入，可以实现炼制特定钢种的目的。
转炉渣成分变化规律研究
转炉渣成分变化规律研究转炉渣是指在钢铁冶炼过程中产生的一种废物，它包含了大量的铁、硅、锰、钙等金属元素以及一些非金属元素如碳和硫等。
由于转炉渣具有复杂的成分，对其变化规律的研究对于提高钢铁冶炼效率和优化渣的利用具有重要意义。
转炉渣成分的变化主要受到冶炼工艺、原料成分以及操作条件等因素的影响。
一般来说，转炉渣中的铁含量随着冶炼的进行而逐渐增加。
这是因为在转炉中，通过向炉内加入适量的废钢或铁矿石等原料，在高温下使其与氧化铁反应生成更多的铁，并与渣进行分离。
因此，转炉渣的铁含量与废钢或铁矿石的质量比例密切相关。
除了铁含量外，转炉渣中硅、锰和钙等金属元素的含量也会发生变化。
其中，硅是一种常见的非金属元素，它主要来自于钢铁原料中的矽酸盐和矽铁的氧化。
在冶炼过程中，适量的硅能够稳定渣的性质，并促进金属的还原。
因此，转炉渣中硅的含量往往会随着冶炼的进行逐渐减少。
锰和钙是钢铁中常见的合金元素，在冶炼过程中会从原料中溶解到渣中，并随着渣的形成而增加。
除了金属元素外，转炉渣中的非金属元素如碳和硫等也会发生变化。
碳主要来自于废钢或煤等含碳原料的氧化，它会在高温条件下与氧反应生成CO或CO2等气体，从而从渣中脱除。
因此，转炉渣中的碳含量会随着冶炼的进行而逐渐降低。
硫是一种常见的有害元素，它会降低钢的品质。
在转炉冶炼中，适量的草碱或钙质物质可以被加入到炉内，与渣中的硫反应生成硫化钙或硫酸钙等化合物，从而将硫含量降低到合理范围。
总的来说，转炉渣成分的变化主要受到冶炼原料和操作条件等因素的影响。
在钢铁冶炼过程中，通过合理调整原料配比、氧气吹炼速度以及加入适量的草碱或钙质物质等措施，可以优化转炉渣的成分，提高冶炼效率，减少资源浪费。
未来，随着钢铁冶炼技术的不断改进和发展，研究转炉渣成分变化规律将继续具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
转炉钢渣形成过程及改性方法郭辉1，殷素红1,2，余其俊1,2，韦江雄1,2，李建新1，宫晨琛1,2，钟根1(1.华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510640; 2.华南理工大学特种功能材料教育部重点实验室，广州 510640)摘 要：C 3S 含量低、部分C 2S 被包裹及RO 相固溶于C 2S 是造成转炉钢渣胶凝活性差的主要原因。
基于此，本文以粘土和生石灰调整转炉钢渣组成，掺重构钢渣水泥28d 抗压强度活性指数为95.5%。
添加C 粉，在1500℃下N 2气氛炉中促进RO 相还原，还原钢渣矿物组成以为C 2S 、金属铁为主。
关键词关键词：：钢渣；矿物组成；改性；岩相；还原FORMATION AND MODIFICATION OF CONVERTERSLAGGUO Hui 1, YIN Su-hong 1,2, YU Qi-jun 1,2, WEI Jiang-xiong 1,2, LI Jian-xin 1, GONGChen-chen 1,2, ZHONG-Gen 1(1. College of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China ;2. Key Laboratory of Specially Functional Materials, Ministry of Education, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)Abstract: The main reason of low cementitious activity for converter steel slag is low C 3S content, some C 2S packed, RO phase filtered into C 2S. Based on this, the compositions of converter steel slag is adjusted with clay and lime 。
The activity index of 28d compressive strength of the cement with reconstructed steel slag at is 95.5%. C powder is mixed to promote RO phase to reduce at 1500℃ in N 2 furnace. C 2S and metallic iron are main mineral composition of reduced steel slag.Key words: steel slag; mineral composition; modification; petrographic facies; reduce炼钢时，生铁中杂质的氧化和造渣材料的熔化产生渣相[1]。
这种渣相，又称钢渣，乃是各种元素（铁、钙、锰、镁、铝、磷、铬等）的氧化物熔体。
数量约为钢产量的15%～20%，2008年我国钢产量为5.02亿吨，年钢渣产量约为7500～10000万吨。
据不完全统计，我国钢渣利用率不足20%，大量钢渣弃置堆积，占用土地，污染环境，钢渣的高效利用已迫在眉睫。
基金项目基金项目：：国家科技支撑计划（2006BAF02A24） 第一作者第一作者：：郭辉(1986～)，男，硕士研究生。
E-mail: hui.guo@ 通讯作者通讯作者：：殷素红(1971～)，女，博士，副教授。
E-mail: imshyin@1 钢渣形成过程氧气转炉中及早地造成活跃的炉渣以保证氧化过程和去除有害杂质的顺利进行是十分重要的工艺任务之一。
碱性炼钢过程中的成渣阶段是石灰在熔渣中的溶解。
1.1 CaO-FeO-SiO2三元相图与造渣过程[2]巴登豪尔(Bardenheuer)等发现，尽管炉渣成分相当复杂，但整个吹炼过程中渣中CaO+SiO2+FeO n的总和几乎不变，约占80%，因而，目前通用的简化处理方法是把冶炼低磷生铁时的炉渣，简化为CaO、SiO2、FeO。
三元系，把其它一些次要组元分别归入这三个组元中。
如把Al2O3、P2O5并入SiO2中，把MnO并人FeO n中，把Mg0并入CaO中，这样炉渣就成为通常所说的CaO-FeO-SiO2假三元系。
LD冶炼征开吹的头几分钟内，由于溶池温度比较低（约1400℃左右)，所加的第一批渣料中只有铁磷可以熔化，石灰不可能熔化也不可能溶解完(只是刚开始溶解)。
也由于熔池温度比较低，铁液中Fe、Si、Mn等元素将优先氧化，生成以FeO n和SiO2及MnO为主的初渣。
由于这两力面的原因，LD冶炼的初渣必然是高氧化性的酸性渣，其成分范围相当于图1中的A区。
吹炼后期为了去硫去磷，要求终渣具有一定碱度，通常CaO/SiO2=3-5。
为了保证终渣具有—定流动性和氧化性，以满足所炼钢种的要求，终渣中FeO n通常在20-30%，这就决定了终渣的成分范围相当于图1中的C区。
图1 吹炼过程中炉渣成分点在CaO-SiO2-FeO三元相图中的变化Change of the slag composition during oxygen blowing shown in CaO-SiO2-FeOdiagra m由图1可以清楚看出，在LD 冶炼中初渣成分与终渣成分之间，隔着一个L+C 2S 二相区，要想从初渣成分过渡到终渣成分必须通过该两相区。
在吹炼过程中炉渣成分的控制主要依据当时熔池温度、C-O 反应以及去硫去磷反应进展程度，以及通过改变喷枪的枪位和加入造渣剂来实现。
1.2造渣过程化学组成和造渣过程化学组成和矿物矿物矿物组成变化组成变化组成变化过程过程吹炼过程中炉渣化学成分的变化特点是不断地降低渣中SiO 2和MnO 的相对含量，并增加CaO 、FeO 、Fe 2O 3、MgO 的相对含量和绝对含量。
石灰的最大溶解速度发生在吹炼的后半期，这与后期炉渣氧化性和温度升高有关。
吹炼初期炉渣的主要相乃是钙镁橄榄石，在钙镁橄榄石中，氧化亚铁同其他氧化物（MnO 、MgO 、CaO ）一起与二氧化硅结合的分子式是m[(Fe 、Mn 、Mg 、Ca) SiO 4]。
随炉渣碱度增加，CaO 从钙镁橄榄石组成中挤出其他氧化物，同时形成硅酸钙（2CaO·SiO 2——硅酸二钙和3CaO·SiO 2硅酸三钙）。
在碱度大于2时，出现多余的CaO ，由于CaO 对对酸性氧化物有非常高的结合键，多余的CaO 不能以自由CaO 的形式保留下来。
与二氧化硅结合后，所剩余的全部氧化钙几乎都形成铁酸钙（2CaO·Fe 2O 3）。
铁酸钙中的Fe 2O 3起酸性氧化物的作用。
正是由于这个原因，随炉渣碱度的增加，FeO 的活度系数降低。
在此的，要保持FeO 的活度在相对固定的水平上，就得靠增加边中总氧化铁含量。
根据德国G .特吕曼等人的数据，钙镁橄榄石是锰橄榄石(2MnO·SiO 2)、铁橄榄石(2 FeO·SiO 2)和硅酸二钙(2CaO·SiO 2)的混合结晶。
钙铁橄榄石的化学成分很不一样[3]。
转炉吹炼造渣制度的任务在于使钙镁橄榄石炉渣尽可能快地转变成含有大量RO 相的硅酸二钙-硅酸三钙炉渣。
钙镁橄榄石转变成硅酸二钙和硅酸三钙是借助于氧化钙逐步地从钙镁橄榄石替出其他氧化物而完成的，钙镁橄榄石含的氧化物与SiO 2的化学亲合力比CaO 要小。
在钙镁橄榄石中大量的MnO 和FeO 被CaO 所取代，这种钙镁橄榄石称为多矿物橄榄石以区别代表开吹特征的单矿物钙镁橄榄石。
钙镁橄榄石转变为硅酸二钙和硅酸三钙，可以用以下形式来表示：2(FeO 、MnO 、MgO 、CaO)·SiO 2 + CaO → 2CaO·SiO 2 + RO 相分离出来的RO 相与2CaO·SiO 2形成低熔共熔体。
在形成的瞬间RO 相大量渗进硅酸二钙核心。
在吹炼后期发生硅酸二钙核心的归并长大，而RO 相完全聚集在硅酸二钙结晶之间。
在吹炼终点RO 相的数量急剧增加。
在吹炼终点高碱度炉渣的情况下，形成硅酸三钙3CaO·SiO 2。
硅酸三钙照例产生在未熔石灰粒上。
它以长杆状结晶形式呈现出来。
随着炉渣最后的均匀化和使炉渣化学成分混匀，硅酸三钙分解为硅酸二钙和石灰。
石灰照样也与RO 相反应，形成铁酸二钙2CaO·Fe 2O 3。
2钢渣钢渣胶凝胶凝胶凝活性不高的原因活性不高的原因转炉钢渣主要化学成分虽然与水泥熟料相似（主要包含CaO 、SiO 2、Fe 2O 3、Al2O3、MgO等），但是其矿物形成过程却与熟料矿物形成过程有很大差别，水泥熟料矿物C2S、C3A、C4AF等都是通过固相反应完成的，当液相出现后，硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中，以Ca2+离子扩散与硅酸根离子、硅酸二钙反应，吸收氧化钙形成硅酸三钙[4]。
然而，如前所述，钢渣其形成过程非常复杂，钢渣形成过程处在一个多液相环境，属于流动传质，其速率比熟料煅烧时扩散传质快，各种晶核成长速度快，晶粒尺寸大，发育完整，缺陷少，水化活性低。
表1 水泥熟料化学组成范围与钢渣化学组成Table 1 Chemical composition of clinker and steel slag物料化学组成/%名称CaO SiO2Al2O3Fe2O3FeO Fe MgO SO3MnO f-CaO水泥62-6720-244-7 2.5-6.0 - - <5 <3.5- -熟料韶钢40.0118.94 2.918.85 13.5 1.22 5.360.35 2.79 2.79宝钢41.0611.51 1.5712.29 19.23 1.198.090.080.42 2.61邯钢44.5314.84 3.199.31 12.130.717.5 0.360.170.73济钢45.1114.99 5.0614.18 4.23 2.56 6.690.4 1.68 2.88柳钢38.917.12 4.588.24 12.260.82 6.990.38 2.1 3.43马钢41.647.8827.99 2.6 1.87 1.189.58 1.070.2 1根据实验，若两相互置换的离子半径分别为r1和r2，当︱r1-r2︱/r1<15% ，可以相互置换形成连续固溶体[5]。
如MgO和FeO，︱r1-r2︱/r1=6.9%，可形成原子尺度混合连续固溶体。