·1014 北京科技大学学报 第36卷 如直接将钢渣用作为托马斯磷肥的原料又因磷含量 受关注的问题之一-0.一些学者-采用熔 低于相关要求而无法使用。因此，如果能将钢渣 融一冷却的方法对含钒渣中钒的富集行为进行了 中的P,O,富集并分离出来，提取出来的含P2O,相 研究，然而对于熔融改质时磷在钢渣中磷富集行 可以作磷肥或磷肥添加剂，其余成分皆可返回治炼 为的研究较少.本文研究了TO,熔融改质对渣中 内部循环使用，如烧结、铁水脱硅和铁水脱磷过程， 磷的富集行为的影响，探讨了改质过程中nC,S一 实现钢渣的循环利用，促进转炉钢渣在农业领域的 C,P固溶体生成的热力学基础，并通过磁选分离提 资源化利用，解决了环境污染问题并能创造经济 取渣中富磷相，为含磷钢渣资源利用提供必要的 效益. 研究基础. 截止目前，对于磷在钢渣中的赋存状态进行 了一定研究P-习，即以n2Ca0·Si02-3Ca0P,0, 1实验方法 (以下简记nC,S-C,P)固溶体的形式存在；但由于 以某厂转炉工业渣为基础，通过加入分析纯 高碱度钢渣中2Ca0·SiO2的析出量很大，固溶体中 P,0,试剂使渣中P,0质量分数为10%，通过向炉 磷含量太低，故需要对渣中磷进行富集.转炉钢渣 渣中配入分析纯T0,试剂来研究Ti02改质对钢渣 中磷富集的研究已成为关于钢渣资源化利用的备 中磷富集的影响，合成渣成分见表1. 表1原始钢渣和改性钢渣化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of the original slag and the modified slag % 渣样 CaO Si0, Fe203 P205 A203 Mgo CaF2 MnO 原渣 45.72 15.24 17.82 10 1.09 5.00 0.89 0.34 3.90 改性渣 41.12 13.71 16.00 10 0.88 4.49 10.00 0.31 3.50 实验中将配好的渣样200g放入中45mm×110 燥箱中干燥12h后，进行称重和成分分析 mm氧化镁坩埚，氧化镁坩埚外套石墨坩埚置于 30 min MoS2高温箱式炉内加热，炉渣在高温箱式炉中加 1773 3Kmin 1623 热到1773K,并保温0.5h以保证炉渣充分熔化，然 60 min 3K.min 1423 后以3K·min'的速度使温度降到1623K并保温1 h,以充分促进3Ca0·P,0,的析出，再以3K·min1 4K·min 107 60 min 的速度降温至1423K后，关闭炉子，试样随炉冷却， 炉渣升温降温曲线见图1. 将环氧树脂与乙二胺通过一定比例配成固化 剂，把渣样固定在其中.然后将制好的样用S-360 型扫描电镜观察物相形貌，用电镜所带Tracor 时间/min Northern型能谱仪分析各物相的成分组成.将实 图1升温降温曲线 验渣研磨后，取粒度小于300目的粉末渣做X射 Fig.1 Experimental temperature curves 线衍射分析.X射线衍射分析采用铜靶，电压40 kV,电流130mA,20范围为10°~100°，扫描速度 2 实验结果与讨论 50.min-1. 采用DTCXG一ZN50型磁选管对实验渣进行含 2.1Ti02改质对含磷转炉渣中磷富集行为的影响 磷渣磁选分离实验，磁选管直径50mm,摆动频率70 图2渣样随炉冷却后的背散射电子图，表2为 次·min-1,移动行程40mm,磁极间空气间隙52mm. 渣样各相成分的能谱结果，图3为渣样的X射线 称取10g试样溶入乙醇和水的溶液中，调整磁选管 衍射谱.由图2、表2和图3可知，原渣中富磷相主 磁场强度到预定强度(350mT)后，将试样溶液倒入 要是以nC2S-C3P固溶体形式存在，其中含有少量 磁选管中，磁性物将附着在管壁上，非磁性物会随着 的氟磷灰石(Ca(PO,),F),基体相即液相，主要是 磁选管机械振动流到管外预先准备好的容器中.然 由硅酸钙(nCa0·SiO2)组成，液相中还含有部分铁 后将收集的磁性物和非磁性物抽滤，置于105℃干 和磷，原渣中富铁相主要是以铁氧化物、铁锰氧化北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 如直接将钢渣用作为托马斯磷肥的原料又因磷含量 低于相关要求而无法使用［1］． 因此，如果能将钢渣 中的 P2O5 富集并分离出来，提取出来的含 P2O5 相 可以作磷肥或磷肥添加剂，其余成分皆可返回冶炼 内部循环使用，如烧结、铁水脱硅和铁水脱磷过程， 实现钢渣的循环利用，促进转炉钢渣在农业领域的 资源化利用，解决了环境污染问题并能创造经济 效益． 截止目前，对于磷在钢渣中的赋存状态进行 了一 定 研 究［2 － 3］，即 以 n2CaO·SiO2--3CaO·P2O5 ( 以下简记 nC2 S--C3P) 固溶体的形式存在; 但由于 高碱度钢渣中 2CaO·SiO2的析出量很大，固溶体中 磷含量太低，故需要对渣中磷进行富集． 转炉钢渣 中磷富集的研究已成为关于钢渣资源化利用的备 受关注的问题之一［4 － 10］． 一些学者［11 － 13］采用 熔 融--冷却的方法对含钒渣中钒的富集行为进行了 研究，然而对于熔融改质时磷在钢渣中磷富集行 为的研究较少． 本文研究了 TiO2 熔融改质对渣中 磷的富集行为的影响，探讨了改质过 程 中 nC2 S-- C3P 固溶体生成的热力学基础，并通过磁选分离提 取渣中富磷相，为含磷钢渣资源利用提供必要的 研究基础． 1 实验方法 以某厂转炉工业渣为基础，通过加入分析纯 P2O5 试剂使渣中 P2O5 质量分数为 10% ，通过向炉 渣中配入分析纯 TiO2 试剂来研究 TiO2 改质对钢渣 中磷富集的影响，合成渣成分见表 1． 表 1 原始钢渣和改性钢渣化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the original slag and the modified slag % 渣样 CaO SiO2 Fe2O3 P2O5 Al2O3 MgO TiO2 CaF2 MnO 原渣 45. 72 15. 24 17. 82 10 1. 09 5. 00 0. 89 0. 34 3. 90 改性渣 41. 12 13. 71 16. 00 10 0. 88 4. 49 10. 00 0. 31 3. 50 实验中将配好的渣样 200 g 放入 45 mm × 110 mm 氧化 镁 坩 埚，氧化镁坩埚外套石墨坩埚置于 MoSi2 高温箱式炉内加热，炉渣在高温箱式炉中加 热到 1773 K，并保温 0. 5 h 以保证炉渣充分熔化，然 后以 3 K·min － 1的速度使温度降到 1623 K 并保温 1 h，以充分促进 3CaO·P2O5 的析出，再以 3 K·min － 1 的速度降温至 1423 K 后，关闭炉子，试样随炉冷却， 炉渣升温降温曲线见图 1． 将环氧树脂与乙二胺通过一定比例配成固化 剂，把渣样固定在其中． 然后将制好的样用 S--360 型扫 描 电 镜 观 察 物 相 形 貌，用 电 镜 所 带 Tracor Northern 型能谱仪分析各物相的成分组成． 将实 验渣研磨后，取粒度小于 300 目的粉末渣做 X 射 线衍射分析． X 射线衍射分析采用铜靶，电压 40 kV，电流 130 mA，2θ 范围为 10° ～ 100°，扫描速度 5°·min － 1 ． 采用 DTCXG--ZN50 型磁选管对实验渣进行含 磷渣磁选分离实验，磁选管直径 50 mm，摆动频率 70 次·min － 1，移动行程 40 mm，磁极间空气间隙 52 mm． 称取 10 g 试样溶入乙醇和水的溶液中，调整磁选管 磁场强度到预定强度( 350 mT) 后，将试样溶液倒入 磁选管中，磁性物将附着在管壁上，非磁性物会随着 磁选管机械振动流到管外预先准备好的容器中． 然 后将收集的磁性物和非磁性物抽滤，置于 105 ℃ 干 燥箱中干燥 12 h 后，进行称重和成分分析． 图 1 升温降温曲线 Fig． 1 Experimental temperature curves 2 实验结果与讨论 2. 1 TiO2 改质对含磷转炉渣中磷富集行为的影响 图 2 渣样随炉冷却后的背散射电子图，表 2 为 渣样各相成分的能谱结果，图 3 为渣样的 X 射线 衍射谱． 由图 2、表 2 和图 3 可知，原渣中富磷相主 要是以 nC2 S--C3P 固溶体形式存在，其中含有少量 的氟磷灰石( Ca5 ( PO4 ) 3F) ，基体相即液相，主要是 由硅酸钙( nCaO·SiO2 ) 组成，液相中还含有部分铁 和磷，原渣中富铁相主要是以铁氧化物、铁锰氧化 · 4101 ·