含MgO铝酸钙炉渣高温相平衡的研究

铝酸钙炉渣的理论最佳物相组成为12CaOo7Al2O3和γ-CaOoSiO2，它具有较好的氧化铝浸出性能，但杂质MgO的存在会形成难浸出四元化合物20CaOo13Al2O3o3MgOo3SiO2，并明显降低其氧化铝浸出性能。因此，本项目拟以含MgO的铝酸钙炉渣为对象，研究其在高温下的相平衡规律及机理。主要内容包括：确定高温下炉渣中主要含铝物相12CaOo7Al2O3和20CaOo13Al2O3o3MgOo3SiO2的形成规律；通过XRD、SEM、EDS能谱分析、差热分析等测试手段深入研究MgO对铝酸钙炉渣相平衡的影响机理；采取优化熔炼工艺、改变体系氧化钙的配入量、改变体系微量元素组成（Na2O、TiO2）等方法消除或降低MgO对铝酸钙炉渣物相组成和浸出性能的负作用，提高铝酸钙炉渣的氧化铝浸出性能，并通过上述测试手段确定其消除或降低MgO负作用的影响机理，为铁铝共生矿综合利用提供理论基础。

MgO是铝酸钙炉渣中含量相对较多的杂质之一，在熔炼铁铝共生矿过程中，MgO会和炉渣中的其它物相反应，形成四元化合物20CaO•13Al2O3•3MgO•3SiO2（Q相），从而改变炉渣的物相组成，恶化炉渣的Al2O3溶出性能和自粉性能。针对上述问题，本文研究了高温下含MgO铝酸钙炉渣的物相组成及主要含铝物相12CaO•7Al2O3（C12A7）和Q相的形成规律；采用X射线衍射、差热分析、马尔文激光粒度分析仪等测试手段深入研究MgO对铝酸钙炉渣相平衡的影响机理；通过改变物料配比、添加CaSO4或者Na2SO4、改变烧结制度等方法消除或降低MgO对铝酸钙炉渣物相组成和浸出性能的负作用，提高铝酸钙炉渣的氧化铝浸出性能。.研究结果表明：（1）在C/A为1.4，A/S为1.3的体系下，炉渣中Q相含量随MgO的含量增加而增加，Al2O3溶出性能随之下降，MgO的存在会降低较低烧结温度下炉渣自粉性能；（2）提高溶出温度、增加碳碱浓度、减小颗粒尺寸、延长溶出时间都有利于提高Q相中Al2O3的溶出率；（3）Q相形成为吸热反应，形成温度在1300℃左右，它的形成是在一定温度下钙铝酸盐与游离氧化镁反应的结果；（4）根据液-固、固-固反应动力学理论，测得了Q相溶出及形成的动力学参数；（5）CaSO4在含MgO的炉渣体系中作用机理为：在C/A为1.4，MgO为4%的条件下，当A/S≤2时，CaSO4受热分解产生CaO，提高C/A，促进12CaO•7Al2O3的合成，最大溶出率提升至91.34%；当A/S=3时，合成3CaO•3Al2O3•CaSO4提高含MgO铝酸钙炉渣的溶出率和自粉性能，最大溶出率提高到91.02%。Na2SO4中的Na+固溶入2CaO•SiO2，取代部分Ca2+，起到提高钙比的效果，促进12CaO•7Al2O3的合成，最大溶出率可达100%；（6）在1350℃，快速升温的烧结制度有利于改善低C/A、A/S条件下含MgO熟料的Al2O3的溶出性能。