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包钢高炉渣特殊组分赋存状态的研究 摘要：通过XRD、扫描电镜、矿相分析，对含稀土高炉渣的矿物组成和特殊组分CaF2、K2O、Na2O、ThO2的赋存状态进行了分析研究。结果表明：黄长石、枪晶石、钙钛矿是构成高炉渣的主要矿物。元素钍不能独立形成矿物，而是以特定形态分散于钙钛矿微区中。 关键词：高炉渣；钍；矿物组成；F、K、Na、Th赋存状态 Research on High steel slag special component of occurrence of the state Abstract: The mineral composition of blast furnace slags rare earth elements and the occurrence state of specific elements F、 K、Na、Th were analyzed and researched using XRD、scanning electron microscope and ore phase analysis . The result showed that the blast furnace slags mainly consisted of melilite、 cuspidine、perovskite.The element thorium can not from an independent mineral,but scatter as a specific form in the Ca-Ti silica. Keywords: Blast furnace slag; Thorium; Mineral composition ; F、K、Na、Th Occurrence state 包钢炼铁原料白云鄂博矿是含铁、铌、稀土、氟、钾、钠等多种元素的复合矿床[1]，在冶炼过程中，一部分氟、钾、钠、稀土元素及放射性元素钍Th会聚集在高炉渣中，渣中ThO2含量为0.03%-0.08%，一般放射性高于《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》。因此，包钢高炉渣自建厂以来未能充分利用，现已堆积3000多万吨，占地面积近4km2，今后还将以每年200-300万吨递增。这不仅使包钢环境负担严重，还将阻碍包钢炼铁的可持续发展。近年来，随着包钢选矿及冶炼技术的提高和对白云鄂博铁矿资源的限制性使用，包钢高炉渣中钍含量已降至0.03%以下，为高炉渣综合利用创造了有利条件。 实践表明：掺入30%以下的水淬渣，配制生产矿渣水泥，其放射性含量不超标，相当于土壤本底水平，证明可以利用其配制矿渣水泥，并已实现了工业应用。但高炉渣全部用于生产水泥是过剩的，且水泥产品附加值低。因此，开发高炉渣微晶玻璃制备技术是高效利用包钢特殊高炉渣的新途径。国内外相关研究均是针对普通高炉渣制备微晶玻璃的情况，而包钢高炉渣中同时含有F、K、Na、稀土和Th等特殊成分，属世界独有，使高炉渣制备微晶玻璃的结晶行为变得较为复杂，普通高炉渣制备微晶玻璃的相关理论对于包钢特殊高炉渣并不完全适用且存在较大的局限性，因此，通过对包钢高炉渣特殊组分赋存状态的研究，揭示其中特殊组分在固态渣中的赋存状态及对炉渣凝固组织的影响是非常必要的，为进一步探明其对微晶玻璃晶化行为的影响规律奠定基础。 包钢高炉渣的化学成分 高炉渣分为普通高炉渣和含钛高炉渣。普通高炉渣与硅酸盐水泥类似，主要成分是：CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO；含钛高炉渣除含上述成分外，还含有大量的TiO2K2O、Na2O、RExOy、Nb2O5、ThO2 等特殊成分，特殊组分总含量约为5.345%，其中1.38% TiO2，1.52%CaF2，0.53%K2O，1.34%Na2O，0.78%RexOy，0.0092%Nb2O，0.016%ThO2。包钢高炉渣的化学成分分析结果详见表1。 表包钢高炉渣的主要成分及含量TFe FeO SiO2 CaF2 P S K2O Na2O CaO MgO Al2O3 TiO2 含量 1.20 1.20 35.94 1.52 — 1.06 0.53 1.34 33.37 10.10 12.08 1.38 续表 组分 MnO RExOy Cu Zn C As Pb Bi Sn Sb Nb2O ThO2 含量 0.55 0.78 0.004 0.002 0.36 — — 0.0042 — — 0.0092 0.016 包钢凝固高炉渣矿相及特殊元素赋存状态分析 从包钢现场提取高炉水淬渣原料，用磁过滤器去除其中含铁杂质，用球磨罐研磨到60网目。在硅钼棒电炉内于1400℃下熔融，保温2h后倒入模具中自然冷却。将一部分磨制成光薄片，做矿相显微镜分析；一部分凝固渣样磨成粉末状