摘要:我国钢铁行业每年伴生的固废种类繁多、产生量巨大，但因当前利用技术手段的限制，固废资源化综合利用量和效率仍不是很高。本文提出钢铁行业固废绿色低碳高质量发展应遵循“减少固废总量，提高综合利用效率”的总原则，统筹考虑固废资源化回收的体系建设、资源利用和产品结构等，最终从源头、过程、末端、综合利用和产业间耦合五方面实现“固废不出厂”和打造“无废城市”。同时，钢铁企业应提高固废的认知能力和管理水平，依靠现有固废产业政策，加大资金和人力投入，实现变“废”为“宝”。此外，建议政府层面也应持续优化完善固废利用法规、政策等，携手实现钢铁行业固废绿色高质量发展。

摘要:钢铁尘泥作为一种钢铁冶炼过程中产量巨大的副产品，受到人们越来越多的关注。如何减少钢铁尘泥对环境的污染，从其复杂组分中高效回收铁、锌、铅等有价元素，实现钢铁尘泥综合利用，是各种钢铁尘泥处理工艺的目标。钢铁企业通常使用焙烧、磁选、浸出等工艺回收钢铁尘泥中的有价元素。本文从不同类型的回收工艺出发，以提高回收率和经济效益为目的，重点论述有价元素的提取技术，为钢铁尘泥的处理提供帮助，并提出火法与湿法联合新工艺。结果表明：无论是湿法还是火法，单一工艺回收钢铁尘泥有价元素均存在局限性与缺陷；火法与湿法联合工艺既避免了湿法过程中存在的问题，又填补了火法中的不足，在解决有价元素选择性分离和协同资源化利用方面具有较大优势。

摘要:受新冠疫情的影响，全球钢铁市场低迷，导致钢铁企业普遍出现高炉产能过剩的现象。钢铁企业有富余的能力调动高温窑炉协同处置企业内部所产生的固废、其他工业固废与城市危废，不仅能够减轻区域内环保压力，而且能够提高经济效益。本文以某公司现有的烧结机、高炉、炼钢炉窑、回转窑等典型长流程不锈钢企业的高温炉窑为例，提出钢铁高温炉窑协同处置危废技术的工艺设想，包括烧结机协同处理危废技术、高炉协同处理危废技术、回转窑处理含锌粉尘工艺技术、炼钢窑协同处理危废技术。在十四五新时期，通过开发有效的固废处置技术，促进长流程不锈钢企业清洁生产，推动区域循环经济联动，辅助提升钢铁企业的经济、社会和环境效益；同时，为我国危废处置行业提供一条低成本的处置途径。

摘要:泡沫陶瓷是一种气孔率高、热稳定性好、耐酸碱的陶瓷材料。冶金渣的化学成分与泡沫陶瓷原料十分接近，适合用来制备泡沫陶瓷。本文通过分析泡沫陶瓷各种制备方法的优缺点及区别，综述几类典型冶金渣（钢渣、高炉渣、镍铁渣和赤泥）制备泡沫陶瓷的研究现状，并重点分析冶金渣制备泡沫陶瓷的主要问题。结论表明：用冶金渣可以制备气孔率高、强度适宜的泡沫陶瓷，但制品的孔径及其分布难以控制；冶金渣原料粒度、物相组成及成分对泡沫陶瓷制备过程和产品性能有很大影响；原料中 Na、K、Mn、Cr 等具有潜在危害的元素在制备过程中的走向和固化机理，以及制品的浸出毒性也是目前研究需要重点关注的问题。采用冶金渣制备泡沫陶瓷，可以实现废物资源化的同时保护环境，并且得到高附加值的产品，具有重要的意义。

摘要:我国钢渣储量大、利用率低、堆放造成环境影响严重，为了实现“固废资源化”和“碳达峰、碳中和”的双重目的，钢渣改性和固碳已成为迫切需要解决的问题。研究表明，钢渣中的f-CaO 遇水膨胀，使钢渣安定性变差，成为影响钢渣综合利用的主要因素；此外，钢渣的出炉温度能够达到 1 500 ℃以上，这部分热量的自然损耗对资源是一种浪费，在“以废治废、循环利用”的基础上，以高压废气(CO₂)气淬高温废渣(钢渣)，可实现固碳和资源循环利用。本文通过分析目前国内外钢渣改性现状与固碳研究进展，为以耦合气淬技术与热态钢渣固碳技术来实现“固废资源化”的可行性提供参考；结合现有钢渣相关研究数据，将钢渣主要化学成分进行数据拟合，并建立数学模型，以提升不同化学成分钢渣改性的效率。

摘要:镁冶炼渣堆存量大，污染严重，针对其特性进行资源化利用具有重要意义。本文以镁冶炼渣为主要原料，煤矸石为辅料，采用高温固相烧结的方法制备出多用途的镁冶炼渣烧结材料，研究煤矸石掺量，烧结温度，恒温时间和成型压力对镁冶炼渣烧结材料性能的影响，采用 XRD、TG-DSC 等方法对其矿物成分和反应机理进行分析。结果表明：在尽量利用镁冶炼渣的前提下，镁冶炼渣烧结材料的最佳制备参数：煤矸石掺量为 30%，烧结温度为 1 180 ℃，恒温时间为 2 h，成型压力为 30 MPa。烧制过程中，部分矿物分解后重新形成新的结晶态物质。原料中硅酸二钙、硅酸三钙和高岭石等发生分解，形成了钙铝黄长石、硅钙石和黄长石。制备的镁冶炼渣烧结材料具有优异的物理化学性能，可用作烧结砖、陶粒等材料。

摘要:绿色低碳是钢铁工业发展的重要方向。针对当前市政固废有机能源利用率低、二次污染大等问题，本文提出有机固废热解与烧结耦合的协同处置新工艺。本文以橡胶、滤布、废布等有机固废为对象，研究有机固废最优热解工艺制度及烧结配料制度，并开展工业试验。结果表明：实验室研究中，废布在 400 ℃热解渣中固定碳质量分数高、热值高，性质与焦炭相近；工业应用中，控制过量空气系数为 0.45、热解温度为 553 ℃条件是回转窑不结窑、二噁英风险低、热解残碳保留多的较优工况，热解残碳可达 53.95%；以 10% 的热解渣替代烧结料中 7% 的焦粉可以降低烧结工序固体燃料消耗，同时烧结矿成品率和转鼓强度几乎不下降，是最优的燃料结构制度。

摘要:Al₂O₃ 过高会引起高炉渣性能（尤其是流动性）的恶化，给高炉正常冶炼带来一系列不良的影响。为了研究 Al₂O₃ 对熔融态高炉渣结构与性能的影响规律，本文利用分子动力学方法系统研究不同 Al₂O₃ 质量分数下熔融态高炉渣的微观结构及黏度变化情况，基于 BMH 势函数分析径向分布函数(RDF)、配位数(CN)、键长、键角分布函数和均方位移(MSD)等微观结构信息。结果表明：熔体中 Si 和 Al 主要以[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-四面体的形式存在，随着 Al 质量分数的增加，Si-O 和 Al-O的配位数逐渐向 4 靠近，预示着[SiO₄]^4-和[AlO₄]^5-四面体的结构变得越来越稳定；熔体中 Si-O、Al-O、Ti-O、Mg-O、Ca-O键的键长分别为 1.59、1.77、2.35、2.29、2.31 A，各键的键长随着 Al₂O₃ 质量分数的增加并无明显变化；O-Si-O、O-Al-O、Si-O-Si 和 Si-O-Al 的键角分别在 109°、104°、145°、135°附近波动，其中 O-Si-O 键角分布曲线的峰高和峰宽保持最为稳定，再次表明高炉渣熔体内[SiO₄]^4-四面体结构基本不受 Al 质量分数的影响，是高炉渣网络结构中最为稳定的骨架结构。桥氧 Si-O-Si 质量分数降低，Al-O-Si 和 Al-O-Al 质量分数升高，非桥氧 Si-O-Ca、Al-O-Ca、Si-O-Ti、Si-O-Mg、Al-O-Ti、Al-O-Mg 质量分数呈下降趋势；利用均方位移(MSD)、爱因斯坦方程及黏度之间的关系函数，计算不同 Al₂O₃ 质量分数下熔体内各原子的自扩散系数和黏度，结果表明：随着 Al₂O₃ 质量分数的增加各原子的自扩散系数逐渐减小，黏度逐渐增大，当 Al₂O₃ 质量分数超过 16%时，黏度增加变得缓慢。

摘要:硅锰合金粉尘是铁合金冶炼过程中产生的固体废弃物, 其中含有大量的锰元素以及少量的锌、铅及碱金属。为了更好地回收利用粉尘中的有价金属, 减少回收粉尘过程中锌铅及碱金属对冶炼顺行的危害, 本文将硅锰合金粉尘压制成块, 研究团块碳热还原过程中锌、铅、钾和钠的挥发脱除及动力学规律。研究结果表明: 高温有利于碳热还原过程中锌、铅、钾和钠的挥发, 当温度为1 550 ℃时, 锌和铅的挥发较快, 在5 min左右基本完全挥发脱除, 其挥发率分别为99.74%和99.00%, 钾和钠在加热30 min时其挥发率分别为97.65%和96.66%。Avrami-Erafeev模型能够较好地描述锌的挥发, 其挥发受碳的气化反应控制。Jander 三维扩散模型能够较好地描述铅、钾和钠的挥发, 其挥发受气相扩散控制。锌、铅、钾和钠的挥发活化能分别为26.16, 95.77, 175.06和261.09 kJ/mol。

摘要:本文采用FactSage热力学软件对不同温度、n(C)/n(O) (摩尔比)条件下转炉除尘灰碳热还原过程中各物质平衡关系进行研究,通过正交试验探究焙烧温度、焙烧时间和n(C)/n(O) 三因素对转炉除尘灰金属化率和脱锌率的影响规律,得出最佳焙烧条件。结果表明:基于热力学原理,当焙烧温度不小于 1 200 K时,粉尘中 ZnO 才能被全部脱除,并实现铁、锌分离;还原试验中,焙烧温度对转炉除尘灰金属化率和脱锌率的影响最大,其次是焙烧时间,n(C)/n(O)影响最小;根据配碳最小化原则,得出焙烧温度为 1 100 ℃、焙烧时间为 60 min、n(C)/n(O) 为 0.7 时焙烧条件最佳,该条件下转炉除尘灰金属化率为 99.10%,脱锌率为 98.42%。

摘要:厂内循环利用方法被认为是能实现钢铁冶金粉尘大量消纳的主要途径，如何选择黏结剂制备球团以使其性能满足循环利用要求是当前需要解决的问题。本文旨在对硅酸钠、环氧树脂等多种无机与有机黏结剂复合作用于冷固球团时的性能影响、作用效果及机理进行探索，以制备出符合转底炉直接还原工艺的钢铁冶金粉尘复合冷固球团。结果表明：当环氧树脂-硅酸钠黏结剂用量为5%时，环氧树脂中极性基团上的羟基与硅酸钠溶液中聚硅酸分子上的硅羟基发生氢键结合，抑制了聚硅酸分子之间的缩聚反应，进而抑制胶粒的长大。即通过细化硅酸钠胶粒的方式增入球团原料的堆积密度，减少大孔数量及总孔体积，所得球团的生球和成球力学性能均满足转底炉工艺的强度要求。试验成品球的抗压强度达870.2 N/P，其在高温冶炼过程中仍能保持良好的形态。

摘要:本文以粉煤灰和硫酸渣为研究对象，采用热力学分析及高温试验探索粉煤灰 - 硫酸渣固废体系协同共还原制备铁硅合金的共还原机理，以及焙烧温度对还原产物微观结构演变特征及物相转化规律的影响。结果表明：铁硅合金内存在多种物相组成，硫酸渣主要物相有助于促进粉煤灰中莫来石相和石英相还原。XRD 分析表明，当还原温度为1150,1200 ℃时，焙烧产品中合金相主要为 Fe₃Si；超过1250 ℃后 Fe₃Si 相完全消失；在1300 ~ 1400 ℃温度区间，铁硅合金主要以 Fe₃Si₅ 相存在。SEM-EDS 分析表明，铁硅合金颗粒呈球形，当反应温度为1150 ℃时，表面有着大小不一的含铝、硅、氧凸包；当反应温度为1250 ℃时，铁硅合金表面的凸包颗粒尺寸变小；当反应温度提高到1350 ℃时，铁硅合金表面凸包尺寸更为细小，数量明显减少。本文研究成果可为其他共还原因素对粉煤灰与硫酸渣共还原体系的影响提供指导，继而为实现粉煤灰与硫酸渣固废体系的全资源化利用奠定基础。

摘要:脱除高炉布袋灰中较高质量分数的氯盐是其资源化利用的一个重要环节。本文以某钢铁企业的高炉布袋灰为研究对象，分析其化学成分，并对湿法浸出前、后布袋灰的微观形貌和晶体组成进行表征，探索湿法脱除机理，进一步研究液固比、浸出时间、搅拌速率、浸出温度等工艺参数对氯离子脱除率的影响。结果表明：高炉布袋灰中的氯主要以氯化锌、氯化钠和氯化钾形式存在；湿法浸出脱氯迁移过程主要是将可溶性氯盐溶解而被脱除的过程，其中液固比对氯盐脱除率的影响最大；在液固比为2，浸出温度为 50 ℃，浸出时间为 10 min，搅拌速率为 200 r/min 的最佳工艺参数条件下，布袋灰中的氯离子可达 90% 以上的脱除率；氯盐脱除主要受扩散条件的影响，其初始反应的表观活化能为 3.24 kJ/mol。

摘要:为解决转底炉工艺工程化过程中遇到的问题,进一步优化工艺流程和技术参数,本文通过化学分析等手段明确含锌粉尘原料的理化性质,利用控制变量法分析球团成球性能和还原过程中金属化率的影响因素,通过分析二次粉尘的化学成分及物相组成推断换热系统中黏结物的形成机理,并对不同煤气作为燃料用于转底炉的能效进行对比分析。结果表明:当混合粉尘水分质量分数为 12%、膨润土质量分数为 5% 时,采用强力混合机 + 对辊压球工艺生产可满足造球系统要求;在 211 ~ 314 ℃ 条件下干燥脱水,生球的临界含水量为 3.35% ;当温度高于 1 300 ℃ 时,球团的金属化率可达到 85% 以上,当碳氧比高于 0.9 时,球团的金属化率可达到 70% 以上;通过减少生球团中 KCl 质量分数可有效改善二次粉尘在换热系统中的黏结堵塞问题;在相同工艺条件下,使用高炉煤气、转炉煤气和发生炉煤气的能耗比焦炉煤气高约 15% ~ 20%。本文研究的基础数据可为转底炉工艺设计及应用提供借鉴和参考。

摘要:为解决目前提钒尾渣堆积造成的环境污染及资源浪费问题, 实现固废资源化利用, 本文将两种提钒尾渣按比例混合并添加花生壳作为还原剂在高温下进行还原, 对还原产物进行 X 射线衍射、扫描电镜和化学定量分析, 并对还原产物进行熔化分离, 测定熔渣分产物的物相组成和化学成分。结果表明: 花生壳还原提钒尾渣的最佳工艺参数下, 吸氧比为 4, 还原温度为 1 550 ℃, 还原时间为 3 h; 还原产物的物相组成主要为金属铁、金属铬、Cr₂O₃、碳化铬、铬铁合金、NaCrS₂、SiO₂、硅酸钙相; 熔分所得铬铁合金中铬质量分数为 61.51%, 铁质量分数为 31.05%, 元素质量分数满足 FeCr65C4.0 牌号合金的国家标准要求。

摘要:随着新环保要求的实施, 氯元素在钢铁烧结系统中逐步发生富集。为明确氯元素对烧结系统的危害, 本文通过烧结杯试验模拟结合实际工程采样分析, 研究分析高氯固废 (主要是烧结电场除尘灰) 返烧结对烧结污染物、烧结系统和烟气净化系统的影响。结果表明: 高氯固废返烧结时, 其对烧结矿产、质量指标及冶金性能影响不大, 但会导致烧结烟气中氯碱粉尘、二噁英、氯化氢排放增多, 加快烧结炉算条及电除尘板结、腐蚀, 降低电除尘器效率。氯碱粉尘、二噁英、氯化氢增加后会增加烟气净化系统的负担, 引起氯的富集。

摘要:钢渣作为钢铁工业的典型固废,长期以来难以得到大规模消纳利用。本文以钢渣、粉煤灰为主要原料,采用多重激发技术制备轻质墙材;研究原料配方、钢渣微粉的比表面积、激发剂种类及用量、养护制度等因素对样品抗压强度的影响;通过XRD、SEM 分析研究胶凝体系的水化机制。结果表明:适当提高初期养护温度,增大钢渣微粉比表面积和加入激发剂均能提高样品的抗压强度。采用模数为1.2的水玻璃溶液作为碱性激发剂,在钢渣微粉、粉煤灰、熟料粉、石膏粉配比为 70:10:15:5,碱性激发剂和硫酸铝用量均为固体混合料的2%,钢渣微粉比表面积为 516 m²/kg 条件下,50 ℃初期养护 7 d 后自然养护,样品的密度为 821 kg/m³,28 d 抗压强度可达 3.98 MPa,主要指标满足《建筑用轻质隔墙保温条板》(GB/T 23450—2009)规范要求。在多重激发作用下作用下,产生大量的 C-S-H 和 AFT 会联结其它水化产物组成一个致密的整体,大幅度提高胶凝体系的强度。

摘要:钢渣是粗钢冶炼过程中的废渣，体积安定性不良、胶凝活性差限制了其在建筑材料中的应用。本文通过碳化强化钢渣集料和钢渣透水混凝土提升骨料及混凝土性能。结果表明：钢渣集料在碳化养护过程中会生成碳酸钙填充在孔隙中，从而提高集料的致密程度，2 h 的碳化养护使得集料的压碎指标、吸水率分别降低 24.7%、49.7%;采用钢渣粉和碳化钢渣集料分别取代 40% 水泥和 40% 天然集料会降低透水混凝土的抗压强度，但通过 2 h 的碳化养护可使透水混凝土的 28 d 抗压强度提高 45.5% ,同时胶凝材料固碳可达 12.4%。由于孔隙率的降低，在试验条件下，碳化钢渣透水混凝土的透水系数为 2.4 mm/s,较未碳化的钢渣透水混凝土降低 13.1%。

摘要:针对生活垃圾填埋场渗滤液含盐量、COD（化学需氧量）高的特点，本文提出一种可行的垃圾填埋场渗滤液固化方法，通过调整固化剂的掺量、组成和配比，控制渗滤液与固化基质的质量比（液固比），实现垃圾渗滤液的无害化、稳定化处理。结果表明：当高炉矿渣与硅酸盐水泥的配比为 2:3，固液比为 0.9 时，生活垃圾渗滤液中 COD 的固存率最高，为 68.74%，电导率最低，为 16.7。通过粉煤灰替代一部分矿渣水泥固化基，并利用适量的水玻璃进行碱激发后得到碱激发矿渣，可提高 COD 的固定率至 87.41%，同时使电导率降低至 10.02，对 Cl^- 的固定率达到 73.62%。合理利用冶金废料进行固化可降低渗滤液的危害，使固化基的污染物浸出质量浓度达到安全填埋的要求。本文成果可为高 COD、高盐渗滤液的处理提供一种可行方法。

摘要:为制备性能良好的高炉渣基低温相变复合材料,本文基于真空浸渍法,研究以改性高炉渣、氧化石墨烯/石蜡复合相变材料为主要原料,采用 SEM、Hot Disk 及 TG-DSC 等检测方法分析该材料的微观结构、导热系数及相变潜热等性能,探明材料成型机理。结果表明:对高炉渣基低温相变复合材料的热性能影响程度从大到小依次为复合相变材料在改性高炉渣中的质量分数、改性高炉渣种类、氧化石墨烯在复合相变材料中的质量分数。综合考虑,以酸性改性水淬高炉渣为载体,当复合相变材料中氧化石墨烯的质量分数为4%,载体中复合相变材料的导入量为30%时,该复合材料的性能最优,材料的导热系数为 0.59 W/(m·K),约为酸性改性高炉渣或碱性改性高炉渣的3倍,相变焓约为热循环前的98.82%,熔化潜热、凝固潜热分别为 112.27、82.16 J/g,熔融温度、凝固温度分别为 50.12、55.45 ℃。