·674 工程科学学报，第38卷，第5期 渣样中深灰色富磷酸盐相点6的(P,0,)为23.42%， 水淬渣样中Ca、P、Si、Fe、Al和O的元素面分布分别示 No.3水淬渣样中深灰色富磷酸盐相点9的(P,0,)为 于图6(b)~(g).与图5(c)一样，图6(a)所示No.3 30.20%,而N0.4水淬渣样中深灰色富磷酸盐相点12 水淬渣样的物相主要由白色、灰色和深色三个区域组 的(P,0)为10.52%.显然，当(A120)为10%时，二 成.比较图6(e)所示Fe元素面分布和图6(g)所示0 元碱度B由1.3增加到1.7，进而增加到2.4时，富磷 元素面分布可以推断出，图6(a)中白色区域主要是Fe 酸盐相中(P,0)呈现先增加再减少.这一结果可解释 和0元素，即富Fe相. 为：当二元碱度B小于1.7时，炉渣中生成的C,S含 比较图6(b)所示Ca元素面分布，图6(d)所示Si 量较少，少量的-C,S不足以为磷酸盐产物C,P提供 元素面分布和图6()所示A!元素面分布可以推断， 足够的富集场所，导致磷酸盐富集程度逐渐变差：而当 图6(a)中灰色区域主要是Ca、Si和Al元素，即基质 二元碱度B超过1.7时，通过添加AL,0,所绑定C,S 相.采用同样的方法，比较比较图6(b)所示Ca元素 的量少于二元碱度提高所生成的C,S量，渣中〔-C,S 面分布，图6()所示P元素面分布和图6(d)所示Si 量增多，由此导致富磷酸盐相中(P,0)降低. 元素面分布可以推断出，图6(a)中深色区域主要是 3.2.3综合调整二元碱度和Al,0,含量对磷酸盐富 Ca、Si和P元素，即磷酸盐富集相.结合3.1节X射线 集的影响 衍射检测结果可知，白色区域的富Fe相主要为元素 比较如图5(a)、图5(c)、图5(e)和图5(f)所示 Fe和O组成的fe,O,灰色区域的基质相是CS和 No.1、No.3、No.5和No.6水淬渣样的扫描电镜照片可 C,AS相，深色区域的富磷酸盐相为nC,S-C,P固溶体. 知：No.1、No.3和No.5水淬渣样中深灰色富磷酸盐相 3.3获得最佳磷酸盐富集效果的炼钢炉渣成分范围 的结晶体尺寸均较大，上述三组实验水淬渣样中磷酸 六组水淬渣样复杂碱度CB和能谱定量测试富磷 盐均得到较好富集.对应的如表3所示的能谱定量检 酸盐相中(P,0,)的关系见图7.从图7可知，复杂碱度 测结果表明，上述三组实验水淬渣样中深灰色富磷酸 CB从1.4提高至2.0时，水淬渣样的富磷酸盐相中 盐相中(P,0,)均可达到磷酸盐富集理论固溶度， (P,0)可达到30%左右，接近理论磷酸盐富集相 (P,0)约30%，即渣中磷酸盐均得到良好富集.但图 C,SCP中P,0,的理论固溶度.在3.2.3节已述及， 5()所示No.6水淬渣样的扫描电镜照片表明，虽然存 复杂碱度CB高于2.0时，水淬渣样的富磷酸盐相颗 在深色的富磷酸盐相，但富磷酸盐相尺寸较小，且分布 粒尺寸变小，分布无规律（见图6(）)，因此本研究推 无规律.可以推断，No.6水淬渣样中AL,O3的添加量 荐复杂碱度CB的变化范围为1.4~1.8.因此，No.1、 20%时达到其最大值，所以No.6炉渣成分不推荐为最 No.3和No.5三组实验所设计的炉渣成分在本研究所 佳富磷酸盐程度的炉渣成分， 采用的冷却条件下可获得接近P,O,理论固溶度的磷 3.2.4水淬渣样物相中元素分布 酸盐富集相. 为了进一步判断图5所示六组水淬渣样中各个物 根据表1所列No.1、No.3和No.5的三组炼钢炉 相的化学组成，对No.3水淬渣样的物相进行元素面分 渣的化学成分，三组炼钢炉渣二元碱度B和AL2O,含 布检测.所测定的物相如图6(a)所示，获得的No.3 量之间的关系见图8.欲得到接近理论磷酸盐富集相 (a) (h) d 0 um Ca-KA -KA Fe-KA 图6No.3渣样(B=1.7,(A203)=10%)的元素面分布.(a)扫描电镜照片：(b)Ca元素：(c)P元素：(d)Si元素：(e)Fe元素：(f)Al 元素：(g)0元素 Fig.6 SEM images and corresponding X-ray mapping photos of No.3 slag sample with the binary basicity B as 1.7 and keeping (Al203)as 10% (a)SEM images;(b)element Ca:(c)element P:(d)element Si;(e)element Fe:(f)element Al:(g)element O工程科学学报，第 38 卷，第 5 期 渣样中深灰色富磷酸盐相点 6 的( P2O5 ) 为 23. 42% ， No． 3 水淬渣样中深灰色富磷酸盐相点 9 的( P2O5 ) 为 30. 20% ，而 No． 4 水淬渣样中深灰色富磷酸盐相点 12 的( P2O5 ) 为 10. 52% ． 显然，当( Al2O3 ) 为 10% 时，二 元碱度 B 由 1. 3 增加到 1. 7，进而增加到 2. 4 时，富磷 酸盐相中( P2O5 ) 呈现先增加再减少． 这一结果可解释 为: 当二元碱度 B 小于 1. 7 时，炉渣中生成的 f--C2 S 含 量较少，少量的 f--C2 S 不足以为磷酸盐产物 C3P 提供 足够的富集场所，导致磷酸盐富集程度逐渐变差; 而当 二元碱度 B 超过 1. 7 时，通过添加 Al2O3 所绑定 C2 S 的量少于二元碱度提高所生成的 C2 S 量，渣中 f--C2 S 量增多，由此导致富磷酸盐相中( P2O5 ) 降低． 3. 2. 3 综合调整二元碱度和 Al2O3 含量对磷酸盐富 集的影响 图 6 No． 3 渣样( B = 1. 7，( Al2O3 ) = 10% ) 的元素面分布． ( a) 扫描电镜照片; ( b) Ca 元素; ( c) P 元素; ( d) Si 元素; ( e) Fe 元素; ( f) Al 元素; ( g) O 元素 Fig． 6 SEM images and corresponding X-ray mapping photos of No． 3 slag sample with the binary basicity B as 1. 7 and keeping ( Al2O3 ) as 10% ． ( a) SEM images; ( b) element Ca; ( c) element P; ( d) element Si; ( e) element Fe; ( f) element Al; ( g) element O 比较如图 5( a) 、图 5( c) 、图 5( e) 和图 5( f) 所示 No． 1、No． 3、No． 5 和 No． 6 水淬渣样的扫描电镜照片可 知: No． 1、No． 3 和 No． 5 水淬渣样中深灰色富磷酸盐相 的结晶体尺寸均较大，上述三组实验水淬渣样中磷酸 盐均得到较好富集． 对应的如表 3 所示的能谱定量检 测结果表明，上述三组实验水淬渣样中深灰色富磷酸 盐相中 ( P2O5 ) 均 可达到磷酸盐富集理论固溶度， ( P2O5 ) 约 30% ，即渣中磷酸盐均得到良好富集． 但图 5( f) 所示 No． 6 水淬渣样的扫描电镜照片表明，虽然存 在深色的富磷酸盐相，但富磷酸盐相尺寸较小，且分布 无规律． 可以推断，No． 6 水淬渣样中 Al2O3 的添加量 20% 时达到其最大值，所以 No． 6 炉渣成分不推荐为最 佳富磷酸盐程度的炉渣成分． 3. 2. 4 水淬渣样物相中元素分布 为了进一步判断图 5 所示六组水淬渣样中各个物 相的化学组成，对 No． 3 水淬渣样的物相进行元素面分 布检测． 所测定的物相如图 6 ( a) 所示，获得的 No． 3 水淬渣样中 Ca、P、Si、Fe、Al 和 O 的元素面分布分别示 于图 6( b) ～ ( g) ． 与图 5( c) 一样，图 6( a) 所示 No． 3 水淬渣样的物相主要由白色、灰色和深色三个区域组 成． 比较图 6 ( e) 所示 Fe 元素面分布和图 6( g) 所示 O 元素面分布可以推断出，图 6( a) 中白色区域主要是 Fe 和 O 元素，即富 Fe 相． 比较图 6( b) 所示 Ca 元素面分布，图 6( d) 所示 Si 元素面分布和图 6( f) 所示 Al 元素面分布可以推断， 图 6( a) 中灰色区域主要是 Ca、Si 和 Al 元素，即基质 相． 采用同样的方法，比较比较图 6( b) 所示 Ca 元素 面分布，图 6( c) 所示 P 元素面分布和图 6( d) 所示 Si 元素面分布可以推断出，图 6 ( a) 中深色区域主要是 Ca、Si 和 P 元素，即磷酸盐富集相． 结合 3. 1 节 X 射线 衍射检测结果可知，白色区域的富 Fe 相主要为元素 Fe 和 O 组 成 的 Fe3O4，灰色 区 域 的 基 质 相 是 CS 和 C2AS 相，深色区域的富磷酸盐相为 nC2 S--C3P 固溶体． 3. 3 获得最佳磷酸盐富集效果的炼钢炉渣成分范围 六组水淬渣样复杂碱度 CB 和能谱定量测试富磷 酸盐相中( P2O5 ) 的关系见图7． 从图7 可知，复杂碱度 CB 从 1. 4 提高至 2. 0 时，水淬渣样的富磷酸盐相中 ( P2O5 ) 可达 到 30% 左 右，接 近 理 论 磷 酸 盐 富 集 相 C2 S--C3P 中 P2O5 的理论固溶度． 在 3. 2. 3 节已述及， 复杂碱度 CB 高于 2. 0 时，水淬渣样的富磷酸盐相颗 粒尺寸变小，分布无规律( 见图 6( f) ) ，因此本研究推 荐复杂碱度 CB 的变化范围为 1. 4 ～ 1. 8． 因此，No． 1、 No． 3 和 No． 5 三组实验所设计的炉渣成分在本研究所 采用的冷却条件下可获得接近 P2O5 理论固溶度的磷 酸盐富集相． 根据表 1 所列 No． 1、No． 3 和 No． 5 的三组炼钢炉 渣的化学成分，三组炼钢炉渣二元碱度 B 和 Al2O3 含 量之间的关系见图 8． 欲得到接近理论磷酸盐富集相 · 476 ·