转炉除尘灰,是冶金炼钢过程中利用干法除尘系统收集的一种固体废弃物,因其含有50%以上的TFe和一定量的MgO、Ca O,具有很高的二次利用价值。将转炉除尘灰配加粘结剂在常温条件下（冷固）制成球团返回转炉,实现“转炉-除尘系统-转炉”的“内循环”,是目前最经济合理的利用方式。但在转炉除尘灰的“内循环”过程中,存在两方面问题:一是当前使用的粘结剂,难以抑制除尘灰中过烧MgO、Ca O漫长的消解膨胀,影响球团强度;二是“内循环”势必会加剧除尘系统内的含Zn除尘灰形成高强度结垢物,阻碍除尘系统顺行。由此,论文针对球团强度及除尘系统结垢问题开展研究,以为转炉除尘灰“内循环”以及钢铁企业可持续发展提供理论基础和技术指导。为解决球团强度问题,研究以除尘灰自身含有的MgO为基础,结合MgO在空气中凝结硬化（气硬性）的胶凝特性,外加Mg Cl2或KH2PO4,制备氯氧镁（MOC）和磷酸镁钾（MKP）胶凝粘结剂以提高球团强度,而MOC和MKP胶凝粘结剂对球团强度的影响,分别与除尘灰中MgO活性及粘结剂原料配比有关。论文在分析1500℃低活性过烧MgO对MOC胶凝粘结剂水化结晶行为的影响,以及MKP胶凝粘结剂原料配比的基础上,研究了MOC和MKP胶凝粘结剂对球团强度的影响及其在球团内的粘结机制,并基于MOC和MKP胶凝粘结剂的强度和结构特征,对比分析了这两种粘结剂在球团内反应速率和粘结机制的差异。此外,为克服除尘系统结垢问题,通过分析结垢物的形成机制,提出了控制除尘系统内高强度结垢物的方法。研究结果概括如下:（1）通过研究1500℃过烧MgO制备的MOC胶凝粘结剂的水化和结晶行为,阐明了MOC胶凝粘结剂在球团内的粘结机制。结果表明,1500℃过烧MgO与Mg Cl2通过水化反应,生成具有粘结性的胶凝吸附除尘灰颗粒,养护脱水后形成具有网状结构的5Mg（OH）2·Mg Cl2·8H2O（5相）结晶体,包裹、桥连除尘灰颗粒,使球团强度提升。利用过烧MgO产生的水化反应不完全,水化反应率为52-63%。在工业条件下,若要使球团在48h养护时间内满足6MPa的使用强度要求,则转炉除尘灰中MgO含量≥4%。（2）研究MKP胶凝粘结剂在冷固球团中的配比及粘结机制得出,当镁磷摩尔比为4,水固质量比为0.5时,MKP胶凝粘结剂能够形成K-Struvite结晶体,使球团产生高强度。通过添加2%的MKP胶凝粘结剂,可以使球团强度在48h内达到6.9MPa。MKP胶凝粘结剂在球团中的粘结机制分为两种:在粘结剂密集区域,粗大的K-Struvite结晶体包裹除尘灰颗粒;在粘结剂分散区域,细小的K-Struvite结晶体嵌于除尘灰颗粒间或覆盖在除尘灰颗粒表面,将除尘灰颗粒连结为一个整体。（3）对比MOC和MKP胶凝粘结剂在球团内的反应速率和粘结机制可知,MKP胶凝粘结剂具有更快的初期反应速率,有利于提升球团的早期强度;MOC胶凝粘结剂在养护过程中具有更高的强度增长速率,有利于提升球团的后期强度。MOC胶凝粘结剂形成的针状5相结晶体,表面极性强,相互连结形成网状结构,粘结强度更高,通过包裹除尘灰颗粒的方式提高球团强度;MKP胶凝粘结剂形成的棱柱状K-Struvite结晶体,分子间作用力强,相互堆积紧密,自身强度更高,养护7天后其自身强度约为MOC胶凝粘结剂的1.2倍,通过镶嵌于除尘灰颗粒间形成骨架结构的方式提高球团强度。（4）分析转炉干法除尘系统蒸发冷却器内高强度结垢物的形成机制发现,在高温条件下,除尘灰中的Zn O与Fe2O3通过固相反应发生化学粘结,生成结构致密的Zn Fe2O4,是造成蒸发冷却器内结垢物强化的主要原因。工业实践结果表明,控制蒸发冷却器入口温度<900℃,含Na、K低熔点物质含量<0.5%,是改善蒸发冷却器内壁结垢,保障转炉除尘灰“内循环”的有效措施。