钢渣作为炼钢过程中产生的固体废弃物,其回收利用率较低,而且随意堆放会造成环境污染和资源浪费。钢渣中的Ca含量较多,但大多分布在硅酸盐和铁酸钙中,且内部结构较为疏松,导致本身的强度和耐酸度较差;而钙铁铝石、钙铝黄长石、辉石相都是以Ca为主的矿相,具有致密程度高和耐酸性强的特点,由此提出了对钢渣进行配料改性使之生成上述矿相来增强其抗压强度和耐酸性,有望制备成抗压和耐酸性能均符合标准的石油压裂支撑剂产品,不仅能够有效利用钢渣废弃资源,还可以减少冶金固废对环境带来的污染。首先,对钢渣进行了纯添加剂改性实验,结果表明:钢渣与Al2O3经配比改性后的主相是钙铁铝石,但样品内部仍存在较多的硅酸钙,结构也不够致密,致使破碎率和酸溶解度较高;钢渣与Al2O3、Si O2配比改性可生成钙铝黄长石相,经1350°C烧结后的破碎率和酸溶解度分别为6.2%和3.54%;在此基础上添加Mg O后生成了辉石相,抗压和耐酸性能得到进一步提升,产品的性能表现良好。其次,为了降低成本,加强对固废及矿物资源的利用,在以上实验的基础上,采用成分中Al2O3、Si O2与Mg O含量较多的粉煤灰和高岭土代替纯添加剂来制备石油压裂支撑剂。实验结果表明,在钢渣中单一添加粉煤灰可以促进辉石相和液相的生成,但产品的抗压性和耐酸性能较差;单一添加高岭土经烧结后的矿相以钙铝黄长石相为主,产品的破碎率最低为9.7%,酸溶解度为4.26%,性能较为优良;钢渣经过粉煤灰和高岭土协同改性可以生成钙铝黄长石和辉石相,且钢渣、高岭土和粉煤灰以1:0.58:0.3配比后经1220°C烧结后的样品破碎率为9.2%,酸溶解度也在5%以下,圆球度和密度也符合石油压裂支撑剂的使用标准;最后通过正交试验,构建出固废及矿物添加量和温度对样品破碎率的影响模型,并拟合出破碎率的预测函数表达式,根据预测表达式得出的结论与实验结果相差较小,可以为钢渣配料改性制备高强度石油压裂支撑剂的研究提供参考依据。图76幅;表24个;参77篇。