钢渣尾矿中硅酸盐相溶解行为的研究(附件)【字数：10984】
摘 要摘 要随着钢铁工业的快速发展，每年都会有大量的钢渣被排放出来。这样不仅仅造成了大量的不可以再生资源的浪费，还严重的污染了环境。因此，对钢渣综合的利用也就成了迫在眉睫的事情。但是就目前而言，钢渣主要被用来作为建筑的材料，为了能够让钢渣得到更充分更合理的利用，着重研究了钢渣的特性。研究了水杨酸溶液对钢渣尾矿中硅酸盐相的萃取。实验分为三个方面，第一个是溶解时间对溶解量的影响；第二是水杨酸的浓度对溶解量的影响；第三个是不同的比表面积对溶解量的影响。通过研究发现，SAM溶液萃取硅酸盐相可以取得很好的效果，通过测定水杨酸萃取硅酸盐的含量，可以很快速的评价钢渣的胶凝活性。将比表面积为5克的钢渣放入0.2g/ml水杨酸溶液中反应三个小时后，发现钢渣中硅酸盐几乎被完全反应而其他的矿物却反应很少。实验研究表明，水杨酸产生的阴离子和硅酸盐产生的阳离子产生的络合物削弱了氧化硅的稳定性。关键词硅酸盐；萃取；钢渣尾矿；水杨酸
Key words: silicate; extraction; slag 目 录
第一章 绪论 1
1.1钢渣的化学组成和形成过程 1
1.1.1钢渣的化学组成 1
1.1.2 钢渣的形成过程 2
1.3 钢渣的处理工艺 2
1.5 钢渣尾矿在国内外的研究现状 5
1.6 实验目的 9
1.7 研究内容 10
第二章 实验材料及方法 11
2.1 实验中用到的主要材料 11
2.2 实验仪器 11
2.2.1 实验的原料的制备 11
2.3 实验方法 11
2.3.1 不同的有机酸对钢渣溶解量的影响 12
2.3.2 水杨酸溶解不同粒度的钢渣 12
2.3.3不同的溶解时间 13
2.3.3不同的溶液浓度 14
第三章 水杨酸萃取其中硅酸盐相的溶解行为的研究 16
3.1有机酸对钢渣溶解量的影响 16
3.2.1 钢渣粒度对钢渣溶解量的影响 16
3.2.2 溶解时间对钢渣溶解量的影响 17
3.2.3 水杨酸浓度对钢渣溶解量的影响 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 3.2.4钢渣溶解后的XRD分析 19
3.3.6 硅酸盐溶解量的计算 19
3.3.5 萃取机理 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
钢渣是在炼钢的生产过程中产生的废弃渣料，它的排量非常的巨大，大约占有固体废弃物的百分之十二，差不多已经有了三亿吨[1]左右的量。就我国来讲，绝大多数的炼钢产业在大的城市里面，这样一来，大量的废弃钢渣不仅仅占用了很多的土地资源还污染了城市的环境，不仅如此，钢渣中有游离的含钙的氧化物，这样经过风吹日晒，雨水的冲洗，使得含钙的氧化物在雨水的作用下带到了土壤和河流里面，使得土壤和河流的pH值提高[2]，这样一来就严重的破坏了城市的生态环境。
在上个世纪，就有很多知名的科学家开始研究钢渣的处理问题。就目前来说，钢渣可以被用于炼铁或者炼钢的原材料，用在农业的生产方面，用于生产性能良好的钢渣水泥，还可以用作于造路的材料，等等的很多的方面[3]。在一些发达国家，钢渣的问题已经基本得到了处理，不会造成钢渣的大面积堆放。就美国而言，当时56% [4]的钢渣被用于烧块的原材料以及助熔剂，38%用作于建造公路。我国对钢渣的处理相对来说就比较晚了，差不多从五十年代才开始，到目前为止，才有差不多一半的利用率而且大部分还被用于筑路以及回填，这充分显示出了我国对钢渣的利用率非常低，距离目标还很远。因此，展开对钢渣的深入研究具有很重大的意义。
1.1钢渣的化学组成和形成过程
1.1.1钢渣的化学组成
钢渣中含有大量的钙元素和硅元素，和水泥的熟料成分大致相同，它们是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、硫化钙和硫化铁等。其中成分的含量根据不同的情况会有比较大的范围的波动。钢渣的成分大致和高炉渣的成分相同，但是其中差别很大的是氧化物，特别是氟化钙可以使得钢渣的体积膨胀[5]。
氧化钙差不多占有30%~60%的含量，它是钢渣中的主要成分[6]。一般来说含有的氧化钙多的话，钢渣就会有较大的活性。
氧化硅占有8%~23%的含量，钢渣中硅酸钙的矿物的数量一般决定于其中氧化钙的含量[7]。在含有的氧化钙相同的情况下，氧化硅的含量对钢渣的活性也有很大的影响，这样就和钢渣水泥的质量有着直接的关系。
氧化铝占有3%~8%的含量，它也对钢渣的活性有着很大的影响，一般而言，它的含量和钢渣的活性成正比的关系。
氧化镁占有4%到11%的含量，在钢渣中氧化镁一般会有三种形式，化合态、游离态、固体态。如果以化合态存在的话不会影响钢渣水泥的稳定性。
就全世界而言具有工业意义的矿物已经发现有一千多种，每年各种矿物会有一百五十吨以上被开采[8]。我国的乡镇企业有十一万多个，国有矿山八百多个，已经有一百五十多种矿产被发现，由此建设了八千多座矿山，每年有五十亿吨的矿石被开采，现如今已经有两百多亿吨固体废弃物堆积。我国每年的金属矿山堆积的尾矿有七十亿吨以上，而且每年还会增加八到九亿吨的尾矿，其中排放尾矿最多的是铁矿山有六亿吨。
1.1.2 钢渣的形成过程
由于在炼钢的过程中不断地加入石灰，使得碱度一直在提高。在冶炼刚开始的时候，钙元素和镁元素是其主要的成分，可以用铁或者锰去取代其中的镁元素；随着不断地加入石灰，氧化钙和其中的钙镁橄榄石发生了反应生成了钙镁辉石，随着石灰的加入，碱度再一次提高，硅酸钙也就随之生成了。唐明述[9]研究了钢渣的矿物是如何形成的，它得出了钢渣在高碱度的环境下的形成规律：在有氟的情况下，先出现氟灰石，如果有富余的磷则会再生成纳盖斯密特石，如果氟有剩余但是磷不够的则会生成荧石。
钢渣中矿物的形成和水泥的熟料相比较有很大的不同。首先，在冶炼时，钢渣的炉温比水泥的炉温高200℃左右，这样就导致了钢渣中的硫化碳比较完整，和水泥中的相同种类的矿物相比较较为的稳定。除此之外，钢渣中的硫化碳的固溶物和水泥熟料中的不同，这也会影响到活性。
1.3 钢渣的处理工艺
就全世界而言具有工业意义的矿物已经发现有一千多种，每年各种矿物会有一百五十吨以上被开采。我国的乡镇企业有十一万多个，国有矿山八百多个，已经有一百五十多种矿产被发现，由此建设了八千多座矿山，每年有五十亿吨的矿石被开采，现如今已经有两百多亿吨固体废弃物堆积。我国每年的金属矿山堆积的尾矿有七十亿吨以上，而且每年还会增加八到九亿吨的尾矿，其中排放尾矿最多的是铁矿山有六亿吨[10]。
炼钢生产的一个很重要的步骤就是渣的处理，这不仅仅和炼钢的生产能力，还关系着渣的综合利用。就钢渣处理而言是希望能够尽快的粉化钢渣，使得废弃的金属材料和钢渣分离开来，这样就可以把钢渣中游离的氟化钙含量降低下来，这样就可以更多的回收其中的材料，从而提高钢渣尾矿的利用程度。
Key words: silicate; extraction; slag 目 录
第一章 绪论 1
1.1钢渣的化学组成和形成过程 1
1.1.1钢渣的化学组成 1
1.1.2 钢渣的形成过程 2
1.3 钢渣的处理工艺 2
1.5 钢渣尾矿在国内外的研究现状 5
1.6 实验目的 9
1.7 研究内容 10
第二章 实验材料及方法 11
2.1 实验中用到的主要材料 11
2.2 实验仪器 11
2.2.1 实验的原料的制备 11
2.3 实验方法 11
2.3.1 不同的有机酸对钢渣溶解量的影响 12
2.3.2 水杨酸溶解不同粒度的钢渣 12
2.3.3不同的溶解时间 13
2.3.3不同的溶液浓度 14
第三章 水杨酸萃取其中硅酸盐相的溶解行为的研究 16
3.1有机酸对钢渣溶解量的影响 16
3.2.1 钢渣粒度对钢渣溶解量的影响 16
3.2.2 溶解时间对钢渣溶解量的影响 17
3.2.3 水杨酸浓度对钢渣溶解量的影响 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 3.2.4钢渣溶解后的XRD分析 19
3.3.6 硅酸盐溶解量的计算 19
3.3.5 萃取机理 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
钢渣是在炼钢的生产过程中产生的废弃渣料，它的排量非常的巨大，大约占有固体废弃物的百分之十二，差不多已经有了三亿吨[1]左右的量。就我国来讲，绝大多数的炼钢产业在大的城市里面，这样一来，大量的废弃钢渣不仅仅占用了很多的土地资源还污染了城市的环境，不仅如此，钢渣中有游离的含钙的氧化物，这样经过风吹日晒，雨水的冲洗，使得含钙的氧化物在雨水的作用下带到了土壤和河流里面，使得土壤和河流的pH值提高[2]，这样一来就严重的破坏了城市的生态环境。
在上个世纪，就有很多知名的科学家开始研究钢渣的处理问题。就目前来说，钢渣可以被用于炼铁或者炼钢的原材料，用在农业的生产方面，用于生产性能良好的钢渣水泥，还可以用作于造路的材料，等等的很多的方面[3]。在一些发达国家，钢渣的问题已经基本得到了处理，不会造成钢渣的大面积堆放。就美国而言，当时56% [4]的钢渣被用于烧块的原材料以及助熔剂，38%用作于建造公路。我国对钢渣的处理相对来说就比较晚了，差不多从五十年代才开始，到目前为止，才有差不多一半的利用率而且大部分还被用于筑路以及回填，这充分显示出了我国对钢渣的利用率非常低，距离目标还很远。因此，展开对钢渣的深入研究具有很重大的意义。
1.1钢渣的化学组成和形成过程
1.1.1钢渣的化学组成
钢渣中含有大量的钙元素和硅元素，和水泥的熟料成分大致相同，它们是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化镁、五氧化二磷、氧化锰、硫化钙和硫化铁等。其中成分的含量根据不同的情况会有比较大的范围的波动。钢渣的成分大致和高炉渣的成分相同，但是其中差别很大的是氧化物，特别是氟化钙可以使得钢渣的体积膨胀[5]。
氧化钙差不多占有30%~60%的含量，它是钢渣中的主要成分[6]。一般来说含有的氧化钙多的话，钢渣就会有较大的活性。
氧化硅占有8%~23%的含量，钢渣中硅酸钙的矿物的数量一般决定于其中氧化钙的含量[7]。在含有的氧化钙相同的情况下，氧化硅的含量对钢渣的活性也有很大的影响，这样就和钢渣水泥的质量有着直接的关系。
氧化铝占有3%~8%的含量，它也对钢渣的活性有着很大的影响，一般而言，它的含量和钢渣的活性成正比的关系。
氧化镁占有4%到11%的含量，在钢渣中氧化镁一般会有三种形式，化合态、游离态、固体态。如果以化合态存在的话不会影响钢渣水泥的稳定性。
就全世界而言具有工业意义的矿物已经发现有一千多种，每年各种矿物会有一百五十吨以上被开采[8]。我国的乡镇企业有十一万多个，国有矿山八百多个，已经有一百五十多种矿产被发现，由此建设了八千多座矿山，每年有五十亿吨的矿石被开采，现如今已经有两百多亿吨固体废弃物堆积。我国每年的金属矿山堆积的尾矿有七十亿吨以上，而且每年还会增加八到九亿吨的尾矿，其中排放尾矿最多的是铁矿山有六亿吨。
1.1.2 钢渣的形成过程
由于在炼钢的过程中不断地加入石灰，使得碱度一直在提高。在冶炼刚开始的时候，钙元素和镁元素是其主要的成分，可以用铁或者锰去取代其中的镁元素；随着不断地加入石灰，氧化钙和其中的钙镁橄榄石发生了反应生成了钙镁辉石，随着石灰的加入，碱度再一次提高，硅酸钙也就随之生成了。唐明述[9]研究了钢渣的矿物是如何形成的，它得出了钢渣在高碱度的环境下的形成规律：在有氟的情况下，先出现氟灰石，如果有富余的磷则会再生成纳盖斯密特石，如果氟有剩余但是磷不够的则会生成荧石。
钢渣中矿物的形成和水泥的熟料相比较有很大的不同。首先，在冶炼时，钢渣的炉温比水泥的炉温高200℃左右，这样就导致了钢渣中的硫化碳比较完整，和水泥中的相同种类的矿物相比较较为的稳定。除此之外，钢渣中的硫化碳的固溶物和水泥熟料中的不同，这也会影响到活性。
1.3 钢渣的处理工艺
就全世界而言具有工业意义的矿物已经发现有一千多种，每年各种矿物会有一百五十吨以上被开采。我国的乡镇企业有十一万多个，国有矿山八百多个，已经有一百五十多种矿产被发现，由此建设了八千多座矿山，每年有五十亿吨的矿石被开采，现如今已经有两百多亿吨固体废弃物堆积。我国每年的金属矿山堆积的尾矿有七十亿吨以上，而且每年还会增加八到九亿吨的尾矿，其中排放尾矿最多的是铁矿山有六亿吨[10]。
炼钢生产的一个很重要的步骤就是渣的处理，这不仅仅和炼钢的生产能力，还关系着渣的综合利用。就钢渣处理而言是希望能够尽快的粉化钢渣，使得废弃的金属材料和钢渣分离开来，这样就可以把钢渣中游离的氟化钙含量降低下来，这样就可以更多的回收其中的材料，从而提高钢渣尾矿的利用程度。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/105.html
