目前,直接利用各种钢渣的难度很大,必须经过改变成分(改质)、矿相结构、活性等,才能进行高附加值应用。本文在国家"十二五" 863项目子课题"万吨级液态钢渣在线改质示范工程"(编号2011AA06A105)的资助下,开展了对山东莱芜钢铁集团电炉渣热态改质的研究,通过降低碱度以改变电炉渣的矿物组成与微观结构,进而提高改质渣铁尖晶石的析出量以提高其铁回收率,同时改质渣磁选后尾渣的胶凝活性也得到提高,提高了电炉渣资源化利用的附加值。本研究为电炉渣源头热态改质提供理论与技术指导,实现电炉渣"铁"、"渣"、"热"三利用。本研究以河沙为改质剂,研究了热态改质过程中电炉渣显热熔化改质剂的能力。为了热态改质不增加额外能量,计算了电炉渣热态改质的热平衡过程,得到了最大改质冷料的加入量。熔渣改质河沙掺量的理论最佳区间为11%～24%,此时,改质渣的碱度为1.62～1.19,熔渣显热的利用效率高,改质效果好。河沙掺量接近11%时,改质熔渣的流动性较好;河沙掺量接近24%时,改质熔渣的碱度较低。本研究以河沙为改质剂,研究了电炉渣热态改质过程的固相反应热力学过程,为改质过程所生成的矿物提供了理论指导。系统研究了渣碱度对改质渣的铁回收率、矿物组成与微观结构影响的规律,探讨了改质渣铁回收率与矿物组成的关系,研究表明空冷与水冷改质渣的碱度分别为1.3与1.42时,改质渣的铁尖晶石含量大,而其它矿物含量较低,改质渣的铁回收最大。研究了冷却制度对改质渣铁回收率、矿物组成与微观结构影响的规律,另外,采用高温共聚焦激光显微镜,分析了改质熔渣冷却的析晶路线与TTT图,研究表明铁尖晶石在高温阶段析出,高于其它矿物的析出温度。提出了电炉渣热态改质的优化工艺参数:改质渣在1500℃保温60 min后,以20℃/min的速率,降温到1375℃,并保温30 min,然后直接进行水淬。本研究以尾矿、粉煤灰、煤矸石与化学纯Al2O3为改质剂,通过熔融还原法以消除Fe含量对改质渣的胶凝活性的影响,利用DSC图谱的放热峰面积,判断改质渣玻璃相含量,采用拉曼光谱计算玻璃相的网络聚合度,以判断其活性。系统研究了碱度与冷却制度对改质渣的胶凝活性、矿物组成、玻璃相含量及其活性的影响,研究表明空冷与水冷改质渣的碱度分别为0.9与1.5时,其玻璃相含量大,矿物活性高,改质渣的胶凝活性最大。研究了胶凝活性与其矿物组成、玻璃相含量及其活性的关系,当改质渣玻璃相含量较大,反应活性高时,改质渣的胶凝活性较高,当玻璃相析出高活性的矿物时,改质渣的胶凝活性进一步加大,为进一步开发出高附加值产品提供理论基础。在山东莱芜钢铁集团100t电炉厂对电炉渣进行热态改质的中间试验,开发出了中试改质工艺流程,优化了改质剂原料和用量,中试结果理想地验证了实验室试验结果。