D0I:10.13374/.issn1001-053x.2011.08.001 第33卷第8期 北京科技大学学报 Vol.33 No.8 2011年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2011 Ca0一Mgo-Si0,体系钢渣陶瓷材料制备与微观结构 分析 赵立华2)圆苍大强，2) 刘璞)白皓2)唐奇》 1)北京科技大学高效钢铁治金国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 3)佛山欧神诺陶瓷股份有限公司，佛山528000 ☒通信作者，E-mail:zhaolihua(@metall.usth.cdh.cn 摘要将钢渣作为陶瓷的烧制原料之一，设计了CO-Mg0-Si02体系陶瓷烧制配方，并成功地制备出性能稳定良好的陶瓷 材料样品.样品的抗弯强度最大可达99.84MP.利用扫描电镜、电子探针微区分析仪和X射线衍射仪等对钢渣陶瓷制品进 行了分析.结果发现：对于C0-Mg0-Si02体系，当钢渣加入量（质量分数）为40%时，主晶相为透辉石-铁透辉石固溶体：当 钢渣加入量大于65%时，主晶相为镁黄长石和透辉石.研究表明，采用钢渣制备陶瓷材料是一种很有潜力的钢渣高附加值利 用技术. 关键词钢渣：固体废弃物：废物利用：陶瓷材料：微观结构：透辉石 分类号TF09 Preparation and microstructure analysis of CaO-MgO-SiO,steel-slag ceramics ZHAO Li-hua,CANG Da-giang,LIU Pu,BAI Hao),TANG Qi 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)Foshan Oceano Ceramic Co.Ltd.,Foshan 528000,China Corresponding author,E-mail:zhaolihua@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT A ceramic with stable and good performances was synthesized by designing the composition of the Cao-Mgo-SiO2 sys- tem with steel slag as one of ceramic raw materials.Its bending strength can reach up to 99.84 MPa.The ceramic samples were tested and analyzed by scanning electron microscopy (SEM),electron probe microanalysis (EPMA)and X-ray diffraction analysis (XRD). The results show that when the content of steel slag is 40%the dominated crystal phase in the ceramic is a solid solution of diopside and ferric diopside,but when the content of steel slag is higher than 65%the dominated crystal phases are akermanite and diopside.It is indicated that synthesizing a ceramic with steel slag is a promising technology for the utilization of steel slag with high added values. KEY WORDS steel slag:solid wastes:waste utilization:ceramic materials:microstructure:diopside 钢渣是炼钢过程产生的主要固体废弃物，其资 传统的建筑瓷砖原料多为黏土、长石和石英等 源化利用是治金行业的重要课题.由于钢渣本身使 天然矿物.钢渣中的主要成分是Ca0、SiO2、A山203 用特性的局限0，只有莱钢等少数钢厂能够利用较 和Mg0等，这些也是陶瓷的主要化学组成，因此钢 大量钢渣作矿渣水泥，目前的方法均无法实现钢渣 渣可以作为陶瓷制造的原料之一卫.另外，由于 的大规模利用.我国是钢铁生产大国，钢渣排放量 钢渣是过烧熔融体，软化温度低，含有熔点较低的晶 庞大，研究钢渣高效与高附加值的资源化技术，对发 相且成分复杂，钢渣的加入会降低一般陶瓷原料配 展我国循环经济、提高治金资源的使用效率具有重 方的烧成温度5，对陶瓷企业有节能降耗的作用， 要的社会意义 因此将钢渣低温烧成高品质的陶瓷产品是可行的 收稿日期：201101一12 基金项目：广东省重大基础科技项目(2009A080203003):国家自然科学基金重点项目(51034008)第 33 卷 第 8 期 2011 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 8 Aug． 2011 CaO--MgO--SiO2 体系钢渣陶瓷材料制备与微观结构 分析 赵立华1，2)  苍大强1，2) 刘 璞1) 白 皓1，2) 唐 奇3) 1) 北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 3) 佛山欧神诺陶瓷股份有限公司，佛山 528000  通信作者，E-mail: zhaolihua@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 将钢渣作为陶瓷的烧制原料之一，设计了 CaO--MgO--SiO2 体系陶瓷烧制配方，并成功地制备出性能稳定良好的陶瓷 材料样品． 样品的抗弯强度最大可达 99. 84 MPa． 利用扫描电镜、电子探针微区分析仪和 X 射线衍射仪等对钢渣陶瓷制品进 行了分析． 结果发现: 对于 CaO--MgO--SiO2 体系，当钢渣加入量( 质量分数) 为 40% 时，主晶相为透辉石--铁透辉石固溶体; 当 钢渣加入量大于 65% 时，主晶相为镁黄长石和透辉石． 研究表明，采用钢渣制备陶瓷材料是一种很有潜力的钢渣高附加值利 用技术． 关键词 钢渣; 固体废弃物; 废物利用; 陶瓷材料; 微观结构; 透辉石 分类号 TF09 Preparation and microstructure analysis of CaO-MgO-SiO2 steel-slag ceramics ZHAO Li-hua1，2)  ，CANG Da-qiang1，2) ，LIU Pu1) ，BAI Hao 1，2) ，TANG Qi 3) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 3) Foshan Oceano Ceramic Co． Ltd． ，Foshan 528000，China  Corresponding author，E-mail: zhaolihua@ metall． ustb． edu． cn ABSTRACT A ceramic with stable and good performances was synthesized by designing the composition of the CaO-MgO-SiO2 sys￾tem with steel slag as one of ceramic raw materials． Its bending strength can reach up to 99. 84 MPa． The ceramic samples were tested and analyzed by scanning electron microscopy ( SEM) ，electron probe microanalysis ( EPMA) and X-ray diffraction analysis ( XRD) ． The results show that when the content of steel slag is 40% the dominated crystal phase in the ceramic is a solid solution of diopside and ferric diopside，but when the content of steel slag is higher than 65% the dominated crystal phases are akermanite and diopside． It is indicated that synthesizing a ceramic with steel slag is a promising technology for the utilization of steel slag with high added values． KEY WORDS steel slag; solid wastes; waste utilization; ceramic materials; microstructure; diopside 收稿日期: 2011--01--12 基金项目: 广东省重大基础科技项目 ( 2009A080203003) ; 国家自然科学基金重点项目( 51034008) 钢渣是炼钢过程产生的主要固体废弃物，其资 源化利用是冶金行业的重要课题． 由于钢渣本身使 用特性的局限［1］，只有莱钢等少数钢厂能够利用较 大量钢渣作矿渣水泥，目前的方法均无法实现钢渣 的大规模利用． 我国是钢铁生产大国，钢渣排放量 庞大，研究钢渣高效与高附加值的资源化技术，对发 展我国循环经济、提高冶金资源的使用效率具有重 要的社会意义． 传统的建筑瓷砖原料多为黏土、长石和石英等 天然矿物． 钢渣中的主要成分是 CaO、SiO2、Al2O3 和 MgO 等，这些也是陶瓷的主要化学组成，因此钢 渣可以作为陶瓷制造的原料之一［2 － 4］． 另外，由于 钢渣是过烧熔融体，软化温度低，含有熔点较低的晶 相且成分复杂，钢渣的加入会降低一般陶瓷原料配 方的烧成温度［5 － 6］，对陶瓷企业有节能降耗的作用， 因此将钢渣低温烧成高品质的陶瓷产品是可行的． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.08.001