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1、任课教师：杨家宽任课教师：杨家宽冶金是指金属冶炼、生产的过程。冶金是指金属冶炼、生产的过程。冶金工业固废冶金工业固废生产过程收集的生产过程收集的粉尘粉尘冶炼过程产生的冶炼过程产生的冶炼渣冶炼渣采选矿排放采选矿排放尾矿尾矿冶金冶金黑色金属黑色金属有色金属有色金属炼铜炼铜炼铝炼铝炼钢炼钢炼铁炼铁锡锡锌锌铅铅汞汞高炉渣高炉渣赤泥赤泥钢渣钢渣铅渣铅渣铜渣铜渣锌渣锌渣锡渣锡渣汞渣汞渣v炼铁的原料是铁矿石、焦炭、助熔剂烧结矿和炼铁的原料是铁矿石、焦炭、助熔剂烧结矿和球团矿。球团矿。焦炭焦炭铁矿石铁矿石助熔剂助熔剂脉石脉石铁铁石灰石石灰石白云石白云石提供能量提供能量高炉渣高炉渣生铁生铁SiO2Al2O3Ca
2、OMgOv1吨生铁产渣吨生铁产渣300900kgv我国每年排出量我国每年排出量3107吨吨v目前我国的高炉渣利用率在目前我国的高炉渣利用率在80%左右，历左右，历 年堆积的高炉渣年堆积的高炉渣1亿多吨，占地亿多吨，占地1万多亩。万多亩。v国外，国外，70年代后，高炉渣已达产用平衡。年代后，高炉渣已达产用平衡。我国普通高炉渣的化学成分我国普通高炉渣的化学成分成分成分 CaOSiO2Al2O3MgOMnO Fe2O3S百分含百分含量（量（%）384926426171130.11 0.152 0.21.5v高炉渣的矿物组成与生产原料和冷却方式有关。高炉渣的矿物组成与生产原料和冷却方式有关。vCaO-
3、MgO-SiO2-Al2O3复杂固熔体复杂固熔体高高炉炉熔熔渣渣急冷处理急冷处理缓冷处理缓冷处理水淬法水淬法半急冷法半急冷法水淬法水淬法热泼法热泼法膨珠膨珠水淬渣水淬渣碎石碎石自然堆放自然堆放1、碱度、碱度M0=(CaO%+MgO%)/(SiO2%+Al2O3%)v碱性渣：碱性渣：M01v酸性渣：酸性渣：M0=1v中性渣：中性渣：M02、水淬渣的化学活性、水淬渣的化学活性 水淬渣是高炉熔渣在大量冷却水的作用下急冷水淬渣是高炉熔渣在大量冷却水的作用下急冷形成的海绵状浮石类物质。在急冷过程中，熔渣的形成的海绵状浮石类物质。在急冷过程中，熔渣的绝大部分化合物来不及形成稳定化合物，而以玻璃绝大部分化合
4、物来不及形成稳定化合物，而以玻璃体状态将热能转化为化学能封存其内，从而形成了体状态将热能转化为化学能封存其内，从而形成了潜在的化学活性。潜在的化学活性。v碱性高炉渣主要矿物硅酸二钙在不同温度下有碱性高炉渣主要矿物硅酸二钙在不同温度下有 四种变体，四种变体，CaO 提高活性。提高活性。v酸性高炉渣中酸性高炉渣中Al2O3含量高时，其在水淬急冷过程含量高时，其在水淬急冷过程 中极利于形成玻璃体，具有较好的活性。中极利于形成玻璃体，具有较好的活性。vMgO 能降低粘度，进入玻璃体，提高活性。能降低粘度，进入玻璃体，提高活性。vMnO 对玻璃体形成不利，降低活性。对玻璃体形成不利，降低活性。2、膨珠的
5、物理力学性能、膨珠的物理力学性能v膨珠是高温熔融矿渣在适量水的冲击下，在成膨珠是高温熔融矿渣在适量水的冲击下，在成 珠设备的配合下被抛向空气中，水蒸发成蒸汽珠设备的配合下被抛向空气中，水蒸发成蒸汽 在内部形成空心，再经过空气冷却形成珠状矿渣。在内部形成空心，再经过空气冷却形成珠状矿渣。v表面有釉化玻璃光泽，珠内有微孔，互不连通，表面有釉化玻璃光泽，珠内有微孔，互不连通，吸水率低。吸水率低。v灰白色玻璃体。灰白色玻璃体。3、重矿渣碎石的物理化学性质、重矿渣碎石的物理化学性质v碎石是在自然冷却条件下形成的致密块渣，容重碎石是在自然冷却条件下形成的致密块渣，容重 1900kg/m3。v碎石主要矿物成
6、分是黄长石，其次是假硅灰石、碎石主要矿物成分是黄长石，其次是假硅灰石、硅酸二钙、辉石、少量玻璃体和硫化物。硅酸二钙、辉石、少量玻璃体和硫化物。v重矿渣碎石终绝大多数矿物不具备活性，但多晶重矿渣碎石终绝大多数矿物不具备活性，但多晶 型硅酸二钙、硫化物和石灰，会出现晶型变化和型硅酸二钙、硫化物和石灰，会出现晶型变化和 化学反应，导致结构破坏，称为化学反应，导致结构破坏，称为重矿渣分解重矿渣分解。v硅酸盐分解硅酸盐分解 型硅酸二钙型硅酸二钙 525 型硅酸二钙型硅酸二钙 体积增大体积增大10%。v硫化物分解硫化物分解FeS+H2O Fe(OH)2+H2S MnS+H2O Mn(OH)2+H2S v石
7、灰分解石灰分解CaO+H2O Ca(OH)21、水淬渣生产水泥、水淬渣生产水泥（1）矿渣硅酸盐水泥）矿渣硅酸盐水泥 （2070%）生料制备生料制备水泥粉磨水泥粉磨熟料煅烧熟料煅烧石膏石膏外加剂外加剂矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥矿渣矿渣加入量加入量2070%v良好的安定性和较低的水化热良好的安定性和较低的水化热v抗硫酸盐介质侵蚀性能好抗硫酸盐介质侵蚀性能好v主要活性物质是硅酸二钙和氧化铝主要活性物质是硅酸二钙和氧化铝（3）石膏矿渣水泥（）石膏矿渣水泥（80%）80%水淬渣水淬渣 15%石膏石膏少量硅酸盐水熟料少量硅酸盐水熟料磨制磨制早期强度低，易风化起砂早期强度低，易风化起砂（4）钢渣矿渣水泥（
8、）钢渣矿渣水泥（80%）%钢渣钢渣 40%水渣水渣适量石膏适量石膏磨制磨制早期强度低早期强度低水淬渣水淬渣石灰石灰搅拌搅拌轮碾轮碾成型成型蒸养蒸养成品成品8590%1015%v质轻质轻v自然级配好自然级配好v吸音、隔热吸音、隔热 重矿渣碎石用于公路、铁路、机场道路建重矿渣碎石用于公路、铁路、机场道路建设，成为重矿渣利用的重要途径之一。设，成为重矿渣利用的重要途径之一。矿渣碎石修路的优点：矿渣碎石修路的优点：v有许多小孔，对光线漫发射性能好，道路明亮有许多小孔，对光线漫发射性能好，道路明亮v摩擦系数大，制动距离短摩擦系数大，制动距离短注意重钙渣碎石的分解注意重钙渣碎石的分解v生产矿渣棉生产矿渣棉
9、v生产微晶玻璃、陶瓷、铸石生产微晶玻璃、陶瓷、铸石v硅钙肥硅钙肥空气空气/氧气氧气生铁生铁造渣剂造渣剂C、Si、Mn、P、SFe石灰石石灰石提供氧化气氛提供氧化气氛钢渣钢渣钢钢SiO2CaOP2O5CO2MnOC+O2 CO2 3CaO RO 2SiO2 +CaO 2(2CaOSiO2)+ROv1吨转炉钢约产生钢渣吨转炉钢约产生钢渣130240kg钢渣。钢渣。v1988年统计，我国钢渣堆存量年统计，我国钢渣堆存量1亿多吨，亿多吨，占地占地1万多亩。万多亩。v1990年钢渣利用率约年钢渣利用率约60%。成成分分CaOSiO2Al2O3MgO MnO FeO Fe2O3P2O5fCaO宝宝钢钢40
10、4913171347561122410 11.4 0.21.5 不同的炼钢方法（转炉、平炉、电炉）、不同的炼钢方法（转炉、平炉、电炉）、不同生产阶段、不同原料、不同钢种的生产，不同生产阶段、不同原料、不同钢种的生产，其钢渣的组成不同。其钢渣的组成不同。转炉钢渣占钢渣总量的转炉钢渣占钢渣总量的70%碱度碱度C3SC2SCMS C3MS2C2AS CaCO3RO4.245060 1515203.0735-455-1015-202.7330-3520-303-52.6220-3010-2015-202.5615-2520-2540-502.1120-305-1015-201.245-1020-25
11、20-305-107-151、碱度、碱度R=CaO%/(SiO2%+P2O3%)v低碱度渣：低碱度渣：v中碱度渣：中碱度渣：v高碱度渣：高碱度渣：C3S、C2S3、稳定性、稳定性MgOC3SfCaOCa(OH)2 C2SMg(OH)2C2S+fCaO C2S10%13倍倍77%v标准砂的耐磨指数为标准砂的耐磨指数为1钢渣难磨，降低钢渣难磨，降低水泥生产能力水泥生产能力5、物理性能、物理性能vg/cm3vg/cm3v抗压性能好抗压性能好v热泼碎石处理工艺热泼碎石处理工艺v盘式水淬工艺处理转炉钢渣盘式水淬工艺处理转炉钢渣v炉前水冲电炉钢渣炉前水冲电炉钢渣v空气粒化法空气粒化法1、做烧结熔剂、做烧结
12、熔剂钢渣含钢渣含CaO4060%，12、高炉炼铁熔剂、高炉炼铁熔剂钢渣含钢渣含Fe1030%，CaO4060%，回收铁，回收铁，CaO作助熔剂作助熔剂3、钢渣矿渣水泥（早期强度低、耐磨）、钢渣矿渣水泥（早期强度低、耐磨）v钢渣钢渣4045%，高炉水渣，高炉水渣4045%，石膏，石膏812%（激发剂）（激发剂）标号标号275325v钢渣钢渣3545%，高炉水渣，高炉水渣3545%，水泥熟料，水泥熟料812%（激发剂），（激发剂），标号标号325以上。以上。4、回填工程、回填工程5、钢渣代替碎石修沥青路面、钢渣代替碎石修沥青路面严禁严禁将钢渣碎石作为硅酸盐混凝土骨料使用将钢渣碎石作为硅酸盐混凝土骨料使用钢渣中游离钢渣中游离 CaO遇水迅速水化，体积膨胀遇水迅速水化，体积膨胀10%钢渣陈化钢渣陈化工程应用工程应用自然停放自然停放1年年风吹雨淋风吹雨淋7、回收废钢、回收废钢磁选磁选筛分及磁选筛分及磁选磁性物-12”+2”废钢-2”+1/4”供高炉-1/4”供烧结非磁性物筛分筛分-2”+2”弃物转炉渣喷水冷却筛分废钢非磁性物
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