摘 要

将废渣变废为宝已经成为钢铁生产行业的一种趋势，大量废渣通过传统的掩埋处理不仅会占用土地资源，而且还会对环境造成污染，不符合可持续发展的理念方针。

本文主要通过差热分析、XRD、SEM等测试手段探究了直接利用锰铁合金渣制备微晶玻璃的可能性，并分析了其析晶性能和特点。设计调质配方，对引入CaF₂及提高SiO₂含量制备而成的锰铁合金渣微晶玻璃的晶相组成、晶相量、显微结构及耐酸碱腐蚀性能进行了探究。

结果表明，晶化制度对锰铁合金渣微晶玻璃析晶过程的主要因素，核化过程对其析晶情况影响甚微；引入CaF₂可以改善基础玻璃熔化过程的均匀性，使其析晶更均匀，同时有助于硅灰石晶相的析出；随着SiO₂含量的提高，微晶玻璃玻璃相含量增加，析晶过程由整体析晶趋向于表面析晶，但其含量高于50％则会阻碍析晶过程的进行。

关键词：锰铁合金渣；热处理制度；微晶玻璃；晶化

Abstract

It has become a trend in the production of iron and steel industry to translate the waste into the wealth. A large number of waste residue dealt in the way of the traditional landfill will not only take up land resources, but also cause pollution to the environment. It does not conform to the idea of sustainable development.

In this paper, explored the possibility whether can be directly used with a high calorific value of ferromanganese slag glass ceramics by differential thermal analysis, XRD, SEM and other means of testing, and analyzed the properties and characteristics of the crystals. Designed the conditioning formula, studied the effect of adding conditioning accessories CaF2 and SiO2 on the crystal phase composition, crystal phase, microscopic structure and acid and alkali corrosion resistance of ferromanganese slag glass ceramics.

The results showed that the crystallization system is the main factors for the crystallization process of ferromanganese slag glass ceramics, but the nucleation process on the crystallization conditions have effect little; The addition of CaF2 can improve the uniformity of the melting process of the base glass, make it more uniform, and contribute to the precipitation of the silica fume phase; With the increase of SiO2 content, the content of the glass increases, and the crystallization process tends to surface crystallization, but when the content is higher than 50%, crystallization process will be limited.

Key Words： Ferromanganese slag; heat treatment; glass ceramics; crystallization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 锰铁合金渣简介及研究现状 1

1.1.1 锰铁合金渣简介 1

1.1.2 锰铁合金渣的研究利用现状 2

1.2 微晶玻璃概述 3

1.2.1 微晶玻璃及其性能 3

1.2.2 微晶玻璃的制备方法 3

1.3 矿渣微晶玻璃发展及研究利用现状 4

1.4 课题意义及研究目的 5

第2章 实验原料与方法 7

2.1 实验相关原料 7

2.2 实验所用仪器及用途 8

2.3 实验方案及流程 8

2.4 分析测试及表征方法 9

第3章 实验结果及讨论 11

3.1基础玻璃热处理制度确定 11

3.1.1 基础玻璃制备方法的确定 11

3.1.2 基础玻璃差热分析 12

3.1.3 基础玻璃的晶化性能 12

3.2 锰铁合金渣调质结果分析 15

3.2.1 CaF₂含量对析晶的影响 16

3.2.2 SiO₂含量对析晶的影响 19

3.3 耐腐蚀性能测定分析 23

第4章 结论 24

致 谢 25

参考文献 26

第1章 绪论

1.1 锰铁合金渣简介及研究现状

1.1.1 锰铁合金渣简介

通常工厂在生产制备铁合金时，主要采用高温还原法冶炼。随着熔炼过程中炉内温度的不断升高，铁合金原料逐渐被还原，其内部所含有的铁合金与各种氧化物杂质逐步分离开来，最终各类氧化物等杂质富积所得到的物质称为铁合金渣。所得的铁合金渣的渣量、类型等又与不同铁合金工厂所生产的产品种类、使用原料及渣料处理方式等因素相关^[1]。一方面根据不同的铁合金熔炼工艺可将所得渣料分为火法和湿法冶炼渣，另一方面按所制铁合金种类又可将其分为锰铁合金渣、铬铁渣、硅铁渣、钨铁渣、金属铬浸出渣和钒浸出渣等^[2]。据估算，每产出1t锰铁合金，就有2.0～2.5t的锰铁合金渣产生^[3]。随着时间的推移，现代化发展步伐越来越快，对资源的消耗也越来越多，锰铁合金渣的排放量也会增加，如此多的锰铁合金渣如果无法得到妥善处理不仅仅会对环境造成严重的污染，同时也不利于实现可持续发展。

在高炉炼铁生产过程中，一般炉渣中都含有很高的热值，其温度达1300℃～1450℃，而当前钢铁厂普遍采用的渣处理方式都是通过水冲渣完成的。这种用水淬渣进行处理的方式只能简单的对渣料进行冷却预处理后进行堆填掩埋，不仅无法对渣料进行回收，还带来了很多问题：（1）没能充分利用锰铁合金渣的热值；（2）在高压水将其破碎并冷却至常温的过程中，大量的水以水蒸气的形式排放到大气中对水资源造成了大量浪费；（3）在水淬过程中所产生的SO₂、H₂S等有害气体，并未能全面很好的处理与控制。