D0I:10.13374/j.issnl00I53.2006.11.007 第28卷第11期 北京科技大学学报 Vol.28 No.11 2006年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2006 利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃 建材制品的实验研究 李克庆苏圣南倪文袁怀雨 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083 摘要利用正交实验设计方法，进行了利用治炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验室研 究·探讨了不同原料配比时渣铁分离的效果·通过光学显微镜、X射线衍射分析、物理化学性能测 试等手段确定了微晶玻璃试样的物相组成及性能特征·提出了可供工业实验的原料配比及工艺制 度 关键词冶炼渣：微晶玻璃；综合利用；正交实验；结构和性能 分类号TB499:TF111.1;TU56 随着中国钢铁工业的迅猛发展，国内铁矿资 成分比较稳定，基本组成（质量分数）为：Ni, 源短缺的局面日益明显，一方面是我国的铁矿资 0.23%;Fe,40.21%;Cu,0.16%;Co,0.03%; 源丰而不富，另一方面却是对现有资源的总体利 Ca0,3.37%;Si02,34.61%;Mg0,8.86%: 用率不高，扩大资源量和提高现有资源的利用率 Al203,2.26% 是当前我国冶金行业所面临的紧迫任务·我国最 此外，为了提高渣铁分离的效果2]，且使二 大的镍矿生产和加工企业一金川集团公司，每 次熔渣能够满足生产微晶玻璃试样的要求，在实 年排放的治炼炉渣总量在100万t以上四，其中 验中，用石英砂、生石灰、氧化铝粉及萤石作为辅 含铁约40万t,如果将这部分资源加以回收，相当 助原料按一定的配比与水淬渣、焦炭等主要原料 于新建了一个150万t规模的铁矿山·若再利用 一起组成混合原料用于实验研究 回收铁后产生的二次熔渣直接生产微晶玻璃等高 附加值建材产品，则省却了传统微晶玻璃生产工 2配方设计 艺中用于原料熔化所需的能耗环节，大大地降低 为了实现一组原料两种产品（生铁和微晶玻 生产成本，可产生巨大的经济效益，此外，二次熔 璃)的目标，在进行配方设计时，要考虑以下几个 渣的直接利用，可以解决冶炼废渣堆置带来的占 方面： 用土地、污染环境等问题 (1)焦炭含量能保证还原炉中始终有足够强 基于对冶炼渣等二次资源整体综合利用的思 的还原气氛存在，以确保治炼渣中铁、镍等组分的 想，探索能够实现资源、环境和经济综合效益的二 充分还原) 次资源综合利用途径和技术，对缓解当前的资源 (2)石灰既是一种冶炼熔剂，同时又是微晶 紧张形势、改善矿冶企业周边的生态环境、实现地 玻璃的必要原料组成，加入适量的石灰可以降低 区经济和社会的可持续发展将具有重大的现实 原料熔点，调节熔渣的流动性一)；但碱度过高 意义， 时，Ca0和Mg0作为常见的玻璃网络外体，Ca+ 1 实验原料 和Mg2+等离子半径小，场强大，使玻璃易于分相 或晶化，可以间接促进玻璃的核化与晶化，从而导 实验主要原料为金川公司提供的闪速炉水淬 致微晶玻璃产品的脆性增强，强度降低，因此，石 渣.根据前期调研叮和研究分析，该炉渣的化学 灰的添加量必须充分考虑到造渣和渣体可用性两 收稍日期：0心T09p2修铜日将29cr2 o个方面的因素 hin House.All rights reserved.http://www. 作者简介：李克庆(1966一)，男，副研究员，博士 (3)基础玻璃结构的稳定性，Si02和A1203 作为网络形成体，必须有足够的数量才能获得稳
利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃 建材制品的实验研究 李克庆 苏圣南 倪 文 袁怀雨 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 摘 要 利用正交实验设计方法进行了利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验室研 究．探讨了不同原料配比时渣铁分离的效果．通过光学显微镜、X 射线衍射分析、物理化学性能测 试等手段确定了微晶玻璃试样的物相组成及性能特征．提出了可供工业实验的原料配比及工艺制 度． 关键词 冶炼渣；微晶玻璃；综合利用；正交实验；结构和性能 分类号 TB499；TF111∙1；TU56 收稿日期：20050816 修回日期：20060324 作者简介：李克庆（1966—）男副研究员博士 随着中国钢铁工业的迅猛发展国内铁矿资 源短缺的局面日益明显．一方面是我国的铁矿资 源丰而不富另一方面却是对现有资源的总体利 用率不高扩大资源量和提高现有资源的利用率 是当前我国冶金行业所面临的紧迫任务．我国最 大的镍矿生产和加工企业———金川集团公司每 年排放的冶炼炉渣总量在100万 t 以上［1］其中 含铁约40万 t如果将这部分资源加以回收相当 于新建了一个150万 t 规模的铁矿山．若再利用 回收铁后产生的二次熔渣直接生产微晶玻璃等高 附加值建材产品则省却了传统微晶玻璃生产工 艺中用于原料熔化所需的能耗环节大大地降低 生产成本可产生巨大的经济效益．此外二次熔 渣的直接利用可以解决冶炼废渣堆置带来的占 用土地、污染环境等问题． 基于对冶炼渣等二次资源整体综合利用的思 想探索能够实现资源、环境和经济综合效益的二 次资源综合利用途径和技术对缓解当前的资源 紧张形势、改善矿冶企业周边的生态环境、实现地 区经济和社会的可持续发展将具有重大的现实 意义． 1 实验原料 实验主要原料为金川公司提供的闪速炉水淬 渣．根据前期调研［1］和研究分析该炉渣的化学 成分比较稳定基本组成 （质量分数） 为：Ni 0∙23％；Fe40∙21％；Cu0∙16％；Co0∙03％； CaO3∙37％；SiO234∙61％；MgO8∙86％； Al2O32∙26％． 此外为了提高渣铁分离的效果［2—3］且使二 次熔渣能够满足生产微晶玻璃试样的要求在实 验中用石英砂、生石灰、氧化铝粉及萤石作为辅 助原料按一定的配比与水淬渣、焦炭等主要原料 一起组成混合原料用于实验研究． 2 配方设计 为了实现一组原料两种产品（生铁和微晶玻 璃）的目标在进行配方设计时要考虑以下几个 方面： （1） 焦炭含量能保证还原炉中始终有足够强 的还原气氛存在以确保冶炼渣中铁、镍等组分的 充分还原［4］． （2） 石灰既是一种冶炼熔剂同时又是微晶 玻璃的必要原料组成．加入适量的石灰可以降低 原料熔点调节熔渣的流动性［5—7］；但碱度过高 时CaO 和 MgO 作为常见的玻璃网络外体Ca 2＋ 和 Mg 2＋等离子半径小场强大使玻璃易于分相 或晶化可以间接促进玻璃的核化与晶化从而导 致微晶玻璃产品的脆性增强强度降低．因此石 灰的添加量必须充分考虑到造渣和渣体可用性两 个方面的因素． （3） 基础玻璃结构的稳定性．SiO2 和 A12O3 作为网络形成体必须有足够的数量才能获得稳 第28卷 第11期 2006年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．28No．11 Nov．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．11．007
Vol.28o.11 李克庆等：利用治炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验研究 .1035 定的玻璃，如果冶炼渣中此类组分的含量不足时， 保效益 需进行适当的补充，此外，考虑到玻璃的熔制性 从成分角度而言，影响微晶玻璃性能的因素 能，还需加入少量CF2,起到澄清玻璃液的作用. 很多，实验采用正交设计的方法，主要考虑$O2, (④)析晶后的晶相组成5-7).微晶玻璃中的 Al203和Ca0三种主要的成分因素，每个因素确 主晶相在一定程度上决定了微晶玻璃产品的性 定三个水平，按L9(34)表来安排实验（见表1），共 能，不同硅氧比可以得到不同的晶相.按照矿物 9次实验，表2列出了各设计方案的原料组成 形成条件，当Si02和A1203含量低时，一般易形 情况 成硅氧比小的硅酸盐（如硅灰石）；当S02和 表1实验因素及水平表 A1203含量较高时，易生成架状硅酸盐（如长石） Table 1 Test factors and levels % 根据治炼渣的组成，基础玻璃应属CaO一MgO一 因素 A1203Si02系统，考虑到制备的微晶玻璃应具 水平 Si02 Al203 Cao 有较高的机械强度、良好的耐磨性和化学稳定性， 45 7 14 选择透辉石和硅灰石为主晶相. 2 48 P 18 (5)尽可能多地消耗冶炼渣等固体废弃物. 51 9 22 在降低微晶玻璃的原料成本的同时尽可能提高环 表2实验原料配比组成（质量分数） Table 2 Proportion of raw materials % 方案 水淬渣 石英 氧化铝粉 生石灰 萤石 Na2CO3 焦炭 合计 63.8 6.8 3.1 12.0 2.6 3.3 8.4 100.0 2 69.8 3.4 3.3 8.7 2.6 3.1 9.1 100.0 3 75.2 0.2 3.5 5.6 2.6 3.0 9.8 100.0 4 54.9 14.1 4.3 13.3 2.7 3.6 7.2 100.0 5 61.7 10.0 4.5 9.7 2.6 3.4 8.1 100.0 6 73.4 3.0 2.5 5.8 2.6 3.0 9.6 100.0 7 44.5 22.6 5.7 14.9 2.7 3.8 5.8 100.0 59.5 13.3 3.3 10.0 2.6 3.4 7.8 100.0 65.9 9.4 3.6 6.6 2.6 3.2 8.6 100.0 3 通过电加热将其加热到1500℃，并在此温度下保 实验 温2h,使原料彻底熔化并充分均化，渣体中的铁、 3.1主要实验装置 镍等组分就会被还原出来，在合适的粘度条件 (1)原料破碎和加工设备：破碎机；球磨机 下，这些被还原出来的金属组分就会借助重力分 等 异作用沉淀到熔体的底部⑧]，从而得到可作为炼 (2)原料熔化设备：硅钼棒马弗炉，最高工作 钢原料的生铁， 温度1700℃. (2)微晶玻璃制备工艺，微晶玻璃的制备工 (③)晶化设备：RUX813型箱式硅碳棒电阻 艺为目前比较常用的烧结工艺，需经两次升温过 炉，最高工作温度1350℃. 程，消耗热量多。本研究利用渣铁分离后玻璃熔 (4)坩埚及模具：坩埚用于渣铁分离实验，最 体自身的热量，将其一次性浇铸成型).将上述 高工作温度1600℃，10cm×20cm;耐火模具用 经过渣铁分离过程形成的二次熔渣（玻璃熔体）排 于玻璃料的晶化实验，规格为10cm×10cm,最高 入澄清、均化池，进行进一步的均化，再将其浇入 工作温度1300℃. 特制的模具中进行晶化，在1050℃保温左右（不 3.2实验方法 同的配方及玻璃熔体此温度有所不同)2h,然后 (1)渣铁分离正艺将炉渣与焦炭及出石ctro经退火！研磨抛光等工艺过程，得到微晶玻璃的实ww.( 灰、石英砂等调整剂充分混匀后，加入提铁炉中， 验室试样
定的玻璃如果冶炼渣中此类组分的含量不足时 需进行适当的补充．此外考虑到玻璃的熔制性 能还需加入少量 CaF2起到澄清玻璃液的作用． （4） 析晶后的晶相组成［5—7］．微晶玻璃中的 主晶相在一定程度上决定了微晶玻璃产品的性 能不同硅氧比可以得到不同的晶相．按照矿物 形成条件当 SiO2 和 A12O3 含量低时一般易形 成硅氧比小的硅酸盐 （如硅灰石）；当 SiO2 和 A12O3 含量较高时易生成架状硅酸盐（如长石）． 根据冶炼渣的组成基础玻璃应属 CaO—MgO— A12O3—SiO2 系统．考虑到制备的微晶玻璃应具 有较高的机械强度、良好的耐磨性和化学稳定性 选择透辉石和硅灰石为主晶相． （5） 尽可能多地消耗冶炼渣等固体废弃物． 在降低微晶玻璃的原料成本的同时尽可能提高环 保效益． 从成分角度而言影响微晶玻璃性能的因素 很多实验采用正交设计的方法主要考虑 SiO2 Al2O3 和 CaO 三种主要的成分因素每个因素确 定三个水平按 L9（34）表来安排实验（见表1）共 9次实验表2列出了各设计方案的原料组成 情况． 表1 实验因素及水平表 Table1 Test factors and levels ％ 水平 因素 SiO2 Al2O3 CaO 1 45 7 14 2 48 8 18 3 51 9 22 表2 实验原料配比组成（质量分数） Table2 Proportion of raw materials ％ 方案 水淬渣 石英 氧化铝粉 生石灰 萤石 Na2CO3 焦炭 合计 1 63∙8 6∙8 3∙1 12∙0 2∙6 3∙3 8∙4 100∙0 2 69∙8 3∙4 3∙3 8∙7 2∙6 3∙1 9∙1 100∙0 3 75∙2 0∙2 3∙5 5∙6 2∙6 3∙0 9∙8 100∙0 4 54∙9 14∙1 4∙3 13∙3 2∙7 3∙6 7∙2 100∙0 5 61∙7 10∙0 4∙5 9∙7 2∙6 3∙4 8∙1 100∙0 6 73∙4 3∙0 2∙5 5∙8 2∙6 3∙0 9∙6 100∙0 7 44∙5 22∙6 5∙7 14∙9 2∙7 3∙8 5∙8 100∙0 8 59∙5 13∙3 3∙3 10∙0 2∙6 3∙4 7∙8 100∙0 9 65∙9 9∙4 3∙6 6∙6 2∙6 3∙2 8∙6 100∙0 3 实验 3∙1 主要实验装置 （1） 原料破碎和加工设备：破碎机；球磨机 等． （2） 原料熔化设备：硅钼棒马弗炉最高工作 温度1700℃． （3） 晶化设备：RJX—8—13型箱式硅碳棒电阻 炉最高工作温度1350℃． （4） 坩埚及模具：坩埚用于渣铁分离实验最 高工作温度1600℃●10cm×20cm；耐火模具用 于玻璃料的晶化实验规格为10cm×10cm最高 工作温度1300℃． 3∙2 实验方法 （1） 渣铁分离工艺．将炉渣与焦炭及生石 灰、石英砂等调整剂充分混匀后加入提铁炉中 通过电加热将其加热到1500℃并在此温度下保 温2h使原料彻底熔化并充分均化渣体中的铁、 镍等组分就会被还原出来．在合适的粘度条件 下这些被还原出来的金属组分就会借助重力分 异作用沉淀到熔体的底部［8］从而得到可作为炼 钢原料的生铁． （2） 微晶玻璃制备工艺．微晶玻璃的制备工 艺为目前比较常用的烧结工艺需经两次升温过 程消耗热量多．本研究利用渣铁分离后玻璃熔 体自身的热量将其一次性浇铸成型［2］．将上述 经过渣铁分离过程形成的二次熔渣（玻璃熔体）排 入澄清、均化池进行进一步的均化再将其浇入 特制的模具中进行晶化在1050℃保温左右（不 同的配方及玻璃熔体此温度有所不同）2h然后 经退火、研磨抛光等工艺过程得到微晶玻璃的实 验室试样． Vol．28No．11 李克庆等： 利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验研究 ·1035·
,1036 北京科技大学学报 2006年第11期 3.3实验结果及分析 构和性能特征，表3为各实验设计方案所对应的 对各次实验产品进行化学分析、光学显微镜 二次熔渣的成分、除铁效果及微晶玻璃试样的性 下的物相鉴定、X射线仪衍射分析、物理化学性能 能测试结果， 测试等，以确定渣铁分离的效果及微晶玻璃的结 表3实验方案与结果分析 Table 3 Test schemes and result analysis (Si02)/ D(Al203)/ (CaO)/ w(Mgo)/ 二元 二次熔渣 二次熔渣 铁金属回 微晶玻璃抗 方案 % % % % 碱度 产率/% n(Fe0)/% 收率/% 折强度/MPa 45 7 22 8.8 0.49 87.63 0.34 99.10 58.2 2 45 8 18 10.11 0.40 87.01 0.54 98.70 45.0 3 45 9 14 11.43 0.31 86.35 0.41 99.09 28.2 4 48 22 7.05 0.46 88.61 0.46 98.56 57.3 5 48 18 8.36 0.38 87.89 0.55 98.48 30.6 6 48 14 10.99 0.29 86.55 0.66 98.49 27.5 7 9 22 5.29 0.43 89.92 0.69 97.30 50.1 51 > 8 7.92 0.35 88.19 0.48 98.62 28.5 9 名 9.24 0.27 87.47 0.66 98.31 25.0 由表4可以看出： (③)作为微晶玻璃产品的一项重要性能指 (1)方案1相对于其他方案而言，二次熔渣 标，方案1试样的抗折强度在各方案中最优 中F0含量比较低，达到了微晶玻璃对原料中 F0含量的基本要求（制备不同颜色系列的微晶 玻璃，一般要求原料中Fe0质量分数低于 0.5%)· 16 (2)由方案1的玻璃熔体加工出的微晶玻璃 28 试样显微照片如图1所示，在整块试样的玻璃基 2122 612930 31 体中，形成了大量纤维状、柱状的硅灰石(A)及透 20.00 40.00 60.0070.00 辉石(B)微晶结构，这种结构是微晶玻璃在物理 28) 和力学性能方面不同于普通玻璃的主要原因，图 2所示为1#方案试样的X射线衍射分析结果，经 图2微晶玻璃试样XRD图 过JCPDS卡片检索，确定微晶玻璃试样中的主晶 Fig.2 X-ray diffraction spectrum of a glass-ceramics specimen 相为透辉石(Ca0·Mg0·2Si0z)及硅灰石(Ca0· (4)用方案1配制的混合料经过高温熔融还 Si02),与显微照片一致. 原反应，铁的回收率可达99%以上，还原出的铁 块成分如表4所示，基本上达到了L10(炼10)铁 号的要求， (5)参照JC/T872-2000标准对1#方案微 晶玻璃试样的其他主要物理和化学性能进行了检 测，结果见表5.由表5可以看出，1方案试样的 物理化学性能能够满足建筑装饰用微晶玻璃的国 家标准要求， (6)综合比较各个方案，方案1总体上明显 图1微晶玻璃试样显微结构·A为硅灰石相：B为透辉石相： C为玻璃相 地优于其他方案，其原料组成及工艺制度可以作 ig·Mervdtre2o24 ectro为进步扩达化实验的依据该方案的原料组成ww lastonite phase:B-diopside phase:c-glass phase 为水淬渣63.8%，石英6.8%，氧化铝3.1%，生 石灰12%，Cf22.6%,Na2C033.3%,焦炭
3∙3 实验结果及分析 对各次实验产品进行化学分析、光学显微镜 下的物相鉴定、X 射线仪衍射分析、物理化学性能 测试等以确定渣铁分离的效果及微晶玻璃的结 构和性能特征．表3为各实验设计方案所对应的 二次熔渣的成分、除铁效果及微晶玻璃试样的性 能测试结果． 表3 实验方案与结果分析 Table3 Test schemes and result analysis 方案 w（SiO2）／ ％ w（Al2O3）／ ％ w（CaO）／ ％ w（MgO）／ ％ 二元 碱度 二次熔渣 产率／％ 二次熔渣 w（FeO）／％ 铁金属回 收率／％ 微晶玻璃抗 折强度／MPa 1 45 7 22 8∙8 0∙49 87∙63 0∙34 99∙10 58∙2 2 45 8 18 10∙11 0∙40 87∙01 0∙54 98∙70 45∙0 3 45 9 14 11∙43 0∙31 86∙35 0∙41 99∙09 28∙2 4 48 8 22 7∙05 0∙46 88∙61 0∙46 98∙56 57∙3 5 48 9 18 8∙36 0∙38 87∙89 0∙55 98∙48 30∙6 6 48 7 14 10∙99 0∙29 86∙55 0∙66 98∙49 27∙5 7 51 9 22 5∙29 0∙43 89∙92 0∙69 97∙30 50∙1 8 51 7 18 7∙92 0∙35 88∙19 0∙48 98∙62 28∙5 9 51 8 14 9∙24 0∙27 87∙47 0∙66 98∙31 25∙0 由表4可以看出： （1） 方案1相对于其他方案而言二次熔渣 中 FeO 含量比较低达到了微晶玻璃对原料中 FeO 含量的基本要求（制备不同颜色系列的微晶 玻璃一 般 要 求 原 料 中 FeO 质 量 分 数 低 于 0∙5％）． 图1 微晶玻璃试样显微结构．A 为硅灰石相；B 为透辉石相； C 为玻璃相 Fig．1 Microstructure of a glass-ceramics specimen： A－wollastonite phase；B－diopside phase；C－glass phase （2） 由方案1的玻璃熔体加工出的微晶玻璃 试样显微照片如图1所示在整块试样的玻璃基 体中形成了大量纤维状、柱状的硅灰石（A）及透 辉石（B）微晶结构这种结构是微晶玻璃在物理 和力学性能方面不同于普通玻璃的主要原因．图 2所示为1＃方案试样的 X 射线衍射分析结果经 过 JCPDS 卡片检索确定微晶玻璃试样中的主晶 相为透辉石（CaO·MgO·2SiO2）及硅灰石（CaO· SiO2）与显微照片一致． （3） 作为微晶玻璃产品的一项重要性能指 标方案1试样的抗折强度在各方案中最优． 图2 微晶玻璃试样 XRD 图 Fig．2 X-ray diffraction spectrum of a glass-ceramics specimen （4） 用方案1配制的混合料经过高温熔融还 原反应铁的回收率可达99％以上还原出的铁 块成分如表4所示基本上达到了 L10（炼10）铁 号的要求． （5） 参照 JC／T872—2000标准对1＃ 方案微 晶玻璃试样的其他主要物理和化学性能进行了检 测结果见表5．由表5可以看出1＃方案试样的 物理化学性能能够满足建筑装饰用微晶玻璃的国 家标准要求． （6） 综合比较各个方案方案1总体上明显 地优于其他方案其原料组成及工艺制度可以作 为进一步扩大化实验的依据．该方案的原料组成 为水淬渣63∙8％石英6∙8％氧化铝3∙1％生 石 灰 12％CaF2 2∙6％Na2CO3 3∙3％焦 炭 ·1036· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第11期
Vol.28o.11 李克庆等：利用治炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验研究 ,1037 8.4%;水淬渣熔融还原温度1500℃，还原时间2 h;晶化温度1050℃，晶化时间2h 表4还原铁块成分分析结果（质量分数） Table 4 Chemical composition of reduction iron % 样品 Si C Cu Ni Co 还原铁块/% 1.18 0.056 0.038 3.61 0.38 0.56 0.15 炼钢用生铁成分要求(GB717一82) 0.85-1.25 0.065 0.05 表5微晶玻璃样品性能测试结果 Table 5 Properties of glass-ceramics specimens 抗压强度/ 抗折强度/ 莫氏硬 耐酸性 耐碱性 密度/ 样品 MPa MPa 度/级 (1%Hs0)/% 光泽度 (1%Na0H)/% (g*em-3) 微晶玻璃样品 527 58.2 6 0.08 0.05 2.69 87 国家标准 ≥30 5-6 ≤0.2 ≤0.2 >85 [2]谭劲，沈上越，赵珊茸.铸石原料选择与生产工艺的合理匹 4 结论 配.建材地质，1997(4)：32 [3]蒋伟锋，高炉水渣综合利用研究.中国资源综合利用，2003 利用冶炼炉渣回收铁和试制微晶玻璃试样的 (3):28 实验室研究达到了预期目的，表明利用高温还原 [4)植村健一郎.铁矿石熔融还原法的现状.武钢技术，1996 工艺提取金川冶炼炉渣中的铁，并将提铁后产生 (12):36 的二次熔渣直接加工成微晶玻璃等高附加值的建 [5]彭文琴.Ca0/Mg0比对Ca0-Alz0s一Mg0Si02系玻璃微 筑装饰产品是可行的·这对提高现有资源的综合 晶化行为的影响.中国陶瓷，2001(4)：20 [6] 张志冰.高温液态含铁炉渣综合利用的方法：中国 利用率，促进地区经济的发展和环境保护都有重 87102831.1988-1-02 要的意义， [7]Gbor P K.Mokri V,Jia C Q.Characterization of smelter slags.J Environ Sci Health.2000.35(2):147 参考文献 [8]朱子宗，蔡康健.熔融状态下高F0炉渣性能研究.四川冶 []白彦贵，朱果灵，张柏订·金川提镍弃渣提铁基础研究·钢 金，1995(2)：20 铁研究学报，1994(ppl):65 Experimental research on extracting iron and making glass-ceramics building materials products by using slag LI Keqing,SU Shengnan,NI Wen,YUAN Huaiyu State Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety for Metal Mines(University of Science and Technology Beijing).Ministry of Educa tion of China.Beijing 100083.China ABSTRACI By using the orthogonal design method,experiments of extracting iron from slag and making glass ceramics from secondary slag melt were carried out.The slag iron separation results were compared at different raw material ratios.The phase composition and characteristics of the glass ceramics products were analyzed using comprehensive methods such as optical microscope,XRD and physical and chemical proper- ties testing.The feed proportioning and processing were introduced for guiding industrial test. KEY WORDS slag:glass-ceramic;comprehensive utilization;orthogonal test;structure and properties (C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www
8∙4％；水淬渣熔融还原温度1500℃还原时间2 h；晶化温度1050℃晶化时间2h． 表4 还原铁块成分分析结果（质量分数） Table4 Chemical composition of reduction iron ％ 样品 Si P S C Cu Ni Co 还原铁块／％ 1∙18 0∙056 0∙038 3∙61 0∙38 0∙56 0∙15 炼钢用生铁成分要求（GB717—82） 0∙85～1∙25 ＜0∙065 ＜0∙05 — — — — 表5 微晶玻璃样品性能测试结果 Table5 Properties of glass-ceramics specimens 样品 抗压强度／ MPa 抗折强度／ MPa 莫氏硬 度／级 耐酸性 （1％H2SO4）／％ 耐碱性 （1％NaOH）／％ 密度／ （g·cm —3） 光泽度 微晶玻璃样品 527 58∙2 6 0∙08 0∙05 2∙69 87 国家标准 — ≥30 5～6 ≤0∙2 ≤0∙2 — ＞85 4 结论 利用冶炼炉渣回收铁和试制微晶玻璃试样的 实验室研究达到了预期目的．表明利用高温还原 工艺提取金川冶炼炉渣中的铁并将提铁后产生 的二次熔渣直接加工成微晶玻璃等高附加值的建 筑装饰产品是可行的．这对提高现有资源的综合 利用率促进地区经济的发展和环境保护都有重 要的意义． 参 考 文 献 ［1］ 白彦贵朱果灵张柏汀．金川提镍弃渣提铁基础研究．钢 铁研究学报1994（Suppl）：65 ［2］ 谭劲沈上越赵珊茸．铸石原料选择与生产工艺的合理匹 配．建材地质1997（4）：32 ［3］ 蒋伟锋．高炉水渣综合利用研究．中国资源综合利用2003 （3）：28 ［4］ 植村健一郎．铁矿石熔融还原法的现状．武钢技术1996 （12）：36 ［5］ 彭文琴．CaO／MgO 比对 CaO—Al2O3—MgO—SiO2 系玻璃微 晶化行为的影响．中国陶瓷2001（4）：20 ［6］ 张 志 冰．高 温 液 态 含 铁 炉 渣 综 合 利 用 的 方 法：中 国 87102831．1988—11—02 ［7］ Gbor P KMokri VJia C Q．Characterization of smelter slags．J Environ Sci Health200035（2）：147 ［8］ 朱子宗蔡康健．熔融状态下高 FeO 炉渣性能研究．四川冶 金1995（2）：20 Experimental research on extracting iron and making glass-ceramics building materials products by using slag LI KeqingSU ShengnanNI WenY UA N Huaiyu State Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety for Metal Mines （University of Science and Technology Beijing）Ministry of Education of ChinaBeijing100083China ABSTRACT By using the orthogonal design methodexperiments of extracting iron from slag and making glass-ceramics from secondary slag melt were carried out．The slag-iron separation results were compared at different raw material ratios．The phase composition and characteristics of the glass-ceramics products were analyzed using comprehensive methods such as optical microscopeXRD and physical and chemical properties testing．The feed proportioning and processing were introduced for guiding industrial test． KEY WORDS slag；glass-ceramic；comprehensive utilization；orthogonal test；structure and properties Vol．28No．11 李克庆等： 利用冶炼渣回收铁及生产微晶玻璃建材制品的实验研究 ·1037·