钢渣是钢铁工业冶炼过程副产品之一,随着钢产量的快速增长,钢渣产量也在大幅增加。目前对钢渣的利用都是一些低附加值的产品,没有对钢渣所携带的物理显热和转炉渣中的有益成分充分利用。因而导致了钢铁工业中钢渣的余热的浪费。对熔融态钢渣直接资源化利用的研究,不仅可以促使钢渣自身有效成分的再利用的技术,而且可以使钢渣的物理显热得到有效利用,得到高附加值产品,这对钢铁工业的节能减排和可持续发展具有十分重要的意义。本文是在总结国内外对转炉钢渣综合利用研究基础上,结合了当前冶金行业发展现状和趋势,提出了利用熔融改质转炉钢渣冶炼铁合金的研究。实验以某钢厂转炉渣为原料,通过对熔融的转炉钢渣加入改质剂SiO2进行改质处理,得到合理的改质成分,控制合理的温度和适宜的配碳量,从而实现利用熔融改质转炉钢渣冶炼铁合金。实验通过热力学软件,考察了不同改质成分,在不同的温度下,加入不同含量的还原剂对目标合金产物的影响规律后,得到了适宜的冶炼条件。考察了利用原渣、利用改质钢渣以及不同碳含量对改质钢渣还原的影响,掌握了不同成分反应中,渣中组元在还原过程中的冶金行为,并对其做了物料平衡和热平衡计算。研究结果表明：(1)利用原渣在1800℃下冶炼铁合金,在配碳量适宜时,其产物中合金的主要成分为w(Ca)=17.36%、w(Si)=16.94%、w(Fe)=38.45%,其余为碳和其它金属,其原渣中CaO、SiO2、FeO利用率分别为18.41%、73.4%、100%；产物渣相中除了有CaO含量为52.6%,还含有35.35%CaC2;产物气相中主要含有CO气体。通过热平衡计算表明利用1吨原渣冶炼铁合金理论能耗为6.40×109kJ,而利用相应的纯氧化物冶炼该合金其理论能耗为5.31×109kJ,由此可见并未达到节能效果。(2)利用改质钢渣在1800℃下冶炼铁合金,在配碳量不足时,其产物中合金主要成分w(Ca)=8.79%、w(Si)=51.63%、w(Fe)=19.80%,其余为碳和其它金属；其改质渣中CaO、FeO利用率分别为18.12%、62.33%、100%；产物渣相中SiO2含量分别为57.61%、37.66%；气相产物中除了含有CO外还含有SiO产生；说明在配碳量不足时,CaO、SiO2有很大一部分未被还原。通过热量衡算分析表明利用1吨改质钢渣冶炼铁合金理论能耗为8.81×109kJ,而利用相应的纯氧化物冶炼该合金其理论能耗为8.15×109kJ,由此可见并未达到节能效果,但是能量消耗差别不大。(3)利用改质钢渣在1800℃下冶炼铁合金,在配碳量适宜时,其产物中合金主要成分w(Ca)=17.67%、w(Si)=51.60%、w(Fe)=13.65%,其余为碳和其它金属；其原渣中渣中CaO、SiO2、FeO利用率为：52.87%、90.05%、100%;产物渣相中除了有CaO含量为：52.18%,Si02含量为27.46%;气相产物中CO可达95%以上。通过热量衡算分析表明利用1吨改质钢渣冶炼铁合金理论能耗为1.10×1010kJ,而利用相应的纯氧化物冶炼该合金其理论能耗为1.23×1010kJ,利用每吨改质钢渣可节约1.3×109kJ。以其合金产物来衡量,可节约能量2614.1J/g。即生产每吨该合金,可以节约2.614×109J,折合成的电量,大约节约726.2kW-h/t。(4)在熔融改质处理过程中,加入Si02有利于钢渣的中氧化钙的还原,还原率从原渣的18.41%上升至52.87%,钢渣中氧化钙利用率的提高,使钢渣充分被还原,则有效的利用了钢渣所携带的物理显热。促进了利用熔融改质转炉钢渣冶炼铁合金节能效果。(5)较适宜的钢渣组成是w(Si02)为60%左右,适宜的温度范围是1750～1850℃,适宜的还原剂配入量为35%左右。