钢渣排出温度在1400-1600℃左右,但余热未能有效回收利用,是一种高质量热能的浪费。由于钢渣f-CaO和f-MgO含量偏高,导致体积稳定性差,加上含铁量偏高,所以钢渣利用率和产品附加值很低,造成占用大量土地和污染环境等突出问题,急需解决。因此,本文提出对液态钢渣直接进行热态改质及制备高附加值材料的技术路线,具体分为液态钢渣粗调改质改善性能、精调改质控制质量和高碱度钢渣微晶玻璃(相对传统低碱度微晶玻璃)制备三个步骤进行研究,目的是高效利用钢渣的“热”和“渣”资源,开发高附加值新产品,实现“固体废弃物”的高值利用。研究得到了如下结论：为提高热态钢渣利用率和减少冷态改质剂配入量,提出并研制了碱度为0.5～0.7的高碱度钢渣微晶玻璃,并对其组成、工艺、结构和性能之间的关系进行了研究,获得烧结致密化过程对微晶玻璃性能影响显著大于析晶过程的规律,以及更加适合于采用一步烧结法热处理工艺的结论。此外,研究表明热处理气氛对微晶玻璃性能及其工艺具有重要影响。在空气下基础玻璃析晶温度较低,辉石相析出量高于黄长石相,微晶玻璃烧结收缩率和抗折强度均随温度增加而呈“阶梯形”规律升高,最佳烧结温度高于1000℃。而在氮气下玻璃析晶温度较高,辉石相忻出量接近于黄长石相,烧结收缩率和抗折强度均随温度增加而呈“抛物线形”规律升高,最佳烧结温度低于1000℃。且空气气氛对玻璃析晶及晶粒长大具有促进作用,样品析晶过程显著,平均粒径是氮气下的1.77倍。进一步研究表明,不同气氛下铁离子价态及其含量变化是影响钢渣微品玻璃性能的主要原因。随铁离子含量增加,玻璃析晶温度降低,析晶温度范围变窄,样品最佳烧结温度在氮气下向低温方向转移,而在空气下则较不明显。空气下玻璃中Fe2+被氧化形成大量Fe3+, Fe3+/Fe2+比值升高,样品微观化学组成发生改变,促进了玻璃析晶过程,同时提高了样品黏度而抑制烧结过程,最终形成先析晶后烧结的变化过程,使微晶玻璃最佳烧结温度高于析晶温度。而在氮气下玻璃中Fe2+含量较高,由于FeO具有降低玻璃熔化温度作用,微晶玻璃烧结过程早于析晶过程,因此能够在较低温度下实现烧结致密化。通过相关计算分析表明,利用粉煤灰对钢渣进行热态改质的方法能够调控钢渣理化性质,据此提出液态钢渣在排放和输送过程中,利用余热对其进行改质以提升钢渣性能的粗调改质方法。分析结果显示,随着粉煤灰／钢渣比例升高,改质渣初晶相由硅酸二钙、石灰等逐渐转变为钙铝黄长石、钙长石等晶相,熔渣黏度、熔化温度、非桥氧比例逐渐降低。钢渣余热可熔解室温粉煤灰比例约占钢渣量的25%,并随着粉煤灰预热温度升高和改质渣熔化温度降低该熔解比例将逐渐升高。同时工业试验结果表明,当液态钢渣中粉煤灰熔入量达钢渣量的38%时,熔渣碱度由2.6降至1.3,游离氧化钙含量由6.43 w.%降至3.03 w.%,铁氧化物还原率达39%,固渣易磨性也较原钢渣得到提高。在以上研究基础上,为控制钢渣改质质量和为微晶玻璃制备做准备,设计了一套熔渣精调改质炉试验系统,由旋风燃烧筒、改质炉熔池等组成。通过钢渣精调改质试验表明,炉内高温区主要位于旋风筒中下部,温度达1500℃以上,有利于冷态改质剂的加热。而熔池内熔渣温度可达1400℃,有利于改质剂和熔渣的混匀和顺利排出。获得的改质渣或基础玻璃,碱度为0.6,进一步热处理后可制成黑色微晶玻璃材料,其烧结收缩率约10%、抗折强度94.44MPa、抗压强度569.79 MPa、显微硬度6.26 GPa、吸水率0.04%,性能参数显著优于国家标准要求。同时,在改质渣底部形成一层2-3 mm金属铁层,部分铁氧化物得到还原回收。对钢渣热态改质制备微晶玻璃的技术路线进行经济性分析,每处理1吨钢渣,共消耗约1.8吨工业固体废弃物,获得3396.42元利润,远高于钢渣传统破碎磁选工艺收益,环境经济效益显著,技术经济可行。