本書內容包括：鋼鐵行業固廢基本物性；轉底爐處理含鐵塵泥；轉底爐二次粉塵提取氧化鋅；燒結電除塵灰提取氯化鉀；燒結電除塵灰提取氯化鉀聯產碳酸鈣與硫酸鉀等。
鋼鐵工業是我國國民經濟建設和發展的支柱產業，近年來粗鋼產量快速增長，2014年我國粗鋼產量超過8億t。鋼鐵冶金粉塵產量一般是鋼產量的8%～12%，以年產8億t鋼計，我國鋼鐵行業每年產生的粉塵量達8000萬t左右。這些鋼鐵粉塵中含有鐵、鉀、鋅、硅、鈉、碳等可利用組分。鋼渣產量一般是粗鋼產量的10%～15%，我國鋼鐵行業每年產生1億t左右的鋼渣，目前大部分鋼渣未能資源化利用。鋼鐵冶金固廢中，粉塵可以借助直接還原煉鐵技術提取金屬鐵，鋼渣可作為制備多孔材料、泡沫混凝土等建筑材料的原料，有些鋼鐵冶金粉塵是提取高附加值產品的重要原料，如制備氧化鋅、氯化鉀、白炭黑等。
目前，大部分鋼鐵企業都將固廢堆棄處理，不但占用大量的土地資源，污染環境，由固廢堆積導致的各類問題日益突出，而且浪費了其中的有價資源。近年來，我國經濟得到較快的發展，但在經濟發展的同時，環境問題也日益突出。國家中長期規劃也把節能減排，大力發展循環經濟，建設資源節約型、環境友好型社會定為基本方略。我國是個資源消耗大國，倡導節能減排、發展二次資源循環利用是歷史所需，勢在必行。
鋼鐵冶金固廢的綜合利用是實現鋼鐵工業固廢大規模消納、資源高效利用、產業升級的關鍵環節和有效途徑。冶金固廢高效利用技術的開發和應用，不但對減少資源的浪費、降低現有資源的過度開采具有重要作用，而且有利于降低污染物的排放、減少企業空間和環境壓力，為鋼鐵工業轉型升級提供技術支持。本書重點介紹鋼鐵工業中的含鐵塵泥，特別是燒結電除塵灰、鐵合金粉塵、轉底爐二次粉塵，以及水淬高爐渣和轉爐鋼渣等固廢的資源化利用和有價物質提取的新工藝，例如轉底爐處理含鐵塵泥工藝技術、轉底爐二次粉塵提取氧化鋅技術、燒結電除塵灰提取氯化鉀及聯產碳酸鈣和硫酸鉀工藝技術、微硅粉制備白炭黑工藝技術、水淬高爐渣和轉爐鋼渣制備多孔吸聲材料技術、轉爐鋼渣制備泡沫混凝土技術等，以期為促進鋼鐵冶金固廢綜合利用的技術開發和應用提供一些可選擇的技術方法及有價值的參考。
公旭中，男，博士，中國科學院過程工程研究所副研究員，碩士生導師，中國科學院大學特聘教授，從事煤化學與電化學交叉學科的基礎研究。主持國家自然科學基金項目3項，863子課題1項。發表SCI論文40余篇，授權專利18項。
郭占成，男，博士，北京科技大學教授，博士生導師，國家杰出青年基金獲得者，鋼鐵冶金新技術國家重點實驗室（北京科技大學）主任，主持國家自然科學基金項目10項、863課題4項、973子課胚2項，重點研發計劃1項，主要從事鋼鐵冶金、二次資源循環利用和煤氣化與燃燒的交叉領域基礎研究。發表SCI論文100余篇，授權專利30多項。
目錄
《鋼鐵冶金新技術叢書》序
前言
第1章 鋼鐵行業固廢基本物性 1
1.1 鋼鐵冶金含鐵塵泥物性 1
1.1.1 含鐵粉塵的來源 1
1.1.2 含鐵塵泥的物性 2
1.1.3 含鐵塵泥的化學組成 3
1.1.4 含鐵塵泥的物相4
1.2 燒結電除塵灰物性 13
1.2.1 燒結電除塵灰鉀鈉含量 13
1.2.2 燒結電除塵灰比表面及粒度 15
1.2.3 燒結電除塵灰SEMEDS分析 17
1.2.4 燒結電除塵灰化學成分 18
1.2.5 燒結電除塵灰中多環芳烴含量 19
1.2.6 燒結電除塵灰中鉀元素存在形式 20
1.3 轉底爐二次粉塵物性 26
1.3.1 轉底爐二次粉塵米源 26
1.3.2 轉底爐二次粉塵粒度 27
1.3.3 轉底爐二次粉塵顯微結構 28
1.3.4 轉底爐二次粉塵化學組成 29
1.3.5 轉底爐二次粉塵物相 30
1.4 硅鐵冶煉粉塵物性 31
1.4.1 微硅粉化學成分 31
1.4.2 微硅粉顆粒粒度與形貌 32
1.4.3 微硅粉礦相結構 33
1.5 高爐水淬渣物性 34
1.5.1 高爐水淬渣成分 34
1.5.2 高爐水淬渣的物理性能 35
1.5.3 高爐水淬渣顆粒的抗壓性能 36
1.5.4 水淬高爐渣顆粒物相 37
1.5.5 高爐水淬渣顆粒形貌 39
1.6 轉爐鋼渣物性 42
1.6.1 轉爐鋼渣的化學組成 42
1.6.2 轉爐鋼渣的礦物組成 42
1.6.3 轉爐鋼渣的物理性能 43
1.6.4 轉爐鋼渣的微觀形貌 44
參考文獻 46
第2章 轉底爐處理含鐵塵泥 48
2.1 含鐵塵泥壓球 48
2.1.1 牛球性能 49
2.1.2 單一粉塵的成球與還原 50
2.1.3 混合粉塵球團壓球 52
2.2 生球干燥工藝 58
2.2.1 干燥機理 58
2.2.2 干燥原理 59
2.2.3 生球爆裂 61
2.3 含鋅粉塵碳熱直接還原 62
2.3.1 含鋅粉塵碳熱直接還原熱力學 62
2.3.2 含鋅粉塵碳熱直接還原效果 63
2.3.3 還原溫度對球團還原的影響 65
2.3.4 還原時問對球團還原的影響 65
2.3.5 碳氧物質的量比對球團還原的影響 67
2.4 直接還原過程中鋅、鉛、鉀、鈉的脫除 70
2.4.1 碳氧物質的量比對鋅鉛鉀鈉脫除的影響 70
2.4.2 還原時問對鋅、鉛、鉀、鈉脫除率的影響 71
2.4.3 還原溫度對鋅、鉛、鉀、銷脫除率的影響 74
2.4.4 球團內部微觀結構的變化 75
2.4.5 鋅還原動力學機理 76
2.4.6 二次灰塵收集與性質 81
2.4.7 鋅、鉛、鉀、鈉物料衡算 83
參考文獻 85
第3章 轉底爐二次粉塵提取氧化鋅 87
3.1 鋅的生產工藝 88
3.1.1 轉底爐二次粉塵中的鋅 88
3.1.2 含鋅粉塵濕法處理工藝 88
3.2 轉底爐二次粉塵水浸特性 89
3.2.1 轉底爐二次粉塵水浸后組成 89
3.2.2 溫度對鋅浸出率的影響 91
3.2.3 液固比對鋅浸出率的影響 92
3.3 化學沉淀法制備氧化鋅 94
3.3.1 氫氧化鉀溶液加入速度的影響 95
3.3.2 反應溫度的影響 199
3.3.3 攪拌速度的影響 104
參考文獻 109
第4章 燒結電除塵灰提取氯化鉀 111
4.1 燒結電除塵灰中氯化鉀水浸動力學 111
4.1.1 燒結電除塵灰水浸過程 112
4.1.2 攪拌速率對鉀離子浸出率的影響 113
4.1.3 液固比對鉀離子浸出率的影響 114
4.1.4 陽離子浸出量的比較 114
4.1.5 燒結電除塵灰水浸模型 115
4.1.6 燒結電除塵灰水浸動力學 119
4.2 燒結電除塵灰浸出液中鈣離子的脫除 124
4.2.1 過飽和度的影響 126
4.2.2 溫度的影響 130
4.2.3 攪拌速度的影響 131
4.2.4 浸出液除鈣凈化 131
4.2.5 硫酸鉀向氯化鉀的轉化 134
4.3 燒結電除塵灰浸出液KCI-NaCI-CaCl2的分離 138
4.3.1 利用KCI-NaCI-H2O體系水鹽相圖分離KCI和NaCI 138
4.3.2 溶液蒸汽壓及測定原理 140
4.3.3 KCI-NaCI-CaCLl2 -H2O體系蒸汽壓與溶液組分及溫度的關系 144
4.，1 KCI-NaCI-CaCI-H2O四元體系相平衡及溶解度 148
4.4.1 KCI-NaCI-CaCl2 -H2O溶解度 150
4.4.2 溶解度理論計算 151
4.4.3 Pitzer參數的求解 156
4.4.4 溶解度實驗測量值和理論計算值的比較 158
4.5 氯化鉀晶體生長及雜質對氯化鉀結晶的影響 159
4.5.1 流動溫差法在線觀察氯化鉀生長過程 159
4.5.2 雜質對氯化鉀晶體形貌的影響 164
4.5.3 氯化鉀結晶過程中的雜質的吸附與洗滌脫除 169
4.5.4 燒結電除塵灰浸出液中雜質的脫除 172
4.6 燒結電除塵灰提取氯化鉀工藝流程 174
4.6.1 燒結電除傘灰浸出后除雜 175
4.6.2 抑制雜質浸出工藝流程 176
4.6.3 燒結電除塵灰提取氯化鉀流程 178
4.6.4 燒結電除塵灰提取氯化鉀工藝路線 179
參考文獻 182
第5章 燒結電除塵灰提取氯化鉀聯產碳酸鈣與硫酸鉀 187
5.1 浸出液中鈣離子溶解性能 187
5.1.1 KCI對CaS04溶解度的影響 189
5.1.2 NaCI對CaS04溶解度的影響 189
5.1.3 K2 SO4對CaSO4的溶解度的影響 190
5.1.4 KCI-NaCl-K2SO混合鹽對CaSO4溶解性能的影響 191
5.2 浸出液中鈣離子的去除 192
5.2.1 Na2CO3溶液濃度對鈣離子去除的影響 193
5.2.2 反應溫度對鈣離子去除的影響 195
5.3 球形碳酸鈣的制備 196
5.3.1 碳酸鈉溶液濃度對碳酸鈣晶體的影響 196
5.3.2 反應溫度對碳酸鈣晶體的影響 197
5.3.3 攪拌速率對碳酸鈣晶體的影響 199
5.3.4 陳化時問對碳酸鈣晶體的影響 200
5.3.5 固體碳酸鈉對碳酸鈣晶體的影響 201
5.3.6 反應機理分析 203
5.3.7 鉀鹽浸出聯產球形碳酸鈣工藝 204
5.4 氯化鉀制備硫酸鉀的方法 206
5.4.1 硫酸鹽型鹵水制備硫酸鉀 206
5.4.2 鉀長石制備硫酸鉀 207
5.4.3 轉化法制備硫酸鉀 207
5.5 氯化鉀制備硫酸鉀 211
5.5.1 乙醇用量對硫酸鉀純度及轉化率的影響 213
5.5.2 反應物質的量比對硫酸鉀純度及轉化率的影響 217
5.5.3 混合溶液蒸發量比對硫酸鉀純度及轉化率的影響 218
5.5.4 氯化鈉含量對硫酸鉀純度及轉化率的影響 219
5.6 硫酸鉀晶體生長動力學 222
5.6.1 溶液流速對晶體生長的影響 224
5.6.2 溶液過飽和度對晶體牛長的影響 228
5.6.3 硫酸鉀晶體生長機理 230
5.6.4 燒結灰浸出液氯化鉀制備硫酸鉀 232
參考文獻233
第6章 微硅粉碳化制備白炭黑 238
6.1 微硅粉制備水玻璃工藝 240
6.1.1 反應溫度對溶出速率的影響 243
6.1.2 模數預配比對水玻璃模數及溶出率的影響 245
6.1.3 固液比對水玻璃溶出率的影響 246
6.1.4 雜質促進凝膠降低機理 246
6.1.5 強化溶出的過程控制 251
6.2 碳化法制備納米SiO2的結構調控 251
6.2.1 納米SiO2性能的影響因素 254
6.2.2 碳化工藝的放大 261
6.2.3 SiO2顆粒孔隙結構 264
6.2.4 SiO2顆粒表面官能團 267
6.3 碳化過程中納米SiO2生長機理 271
6.3.1 納米SiO2顆粒的生長過程 273
6.3.2 碳化法與硫酸法納米SiO2生長機理 277
6.4 納米SiO2合成過程的反應動力學 281
6.4.1 CO2吸收過程申反應與擴散傳質 282
6.4.2 碳化過程動力學 285
6.5 白炭黑改性 289
6.5.1 氧化鈰改性白炭黑方法 290
6.5.2 氧化鈰改性白炭黑機理 292
6.5.3 改性白炭黑抗紫外線光學性能 295
6.6 碳化尾液循環利用 297
6.6.1 碳化尾液循環利用 298
6.6.2 高濃度Na2 CO3對溶出反應的影響 301
6.6.3 高濃度Na2 CO3對碳化反應的影響 304
6.6.4 Na2CO2的分離回收 305
6.6.5 微硅粉碳化法制備白炭黑清潔生產工藝 306
參考文獻 306
第7章 高爐渣制備多孔吸聲材料 310
7.1 多孔吸聲材料 310
7.1.1 聲音的基本特性 310
7.1.2 多孔吸聲材料的基本特性 312
7.1.3 多孔吸聲材料性能表征 314
7.2 高溫燒結法制備多孔吸聲材料 317
7.2.1 水淬渣粒度對吸聲性能的影響 318
7.2.2 成型壓力與厚度對聲性能的影響 321
7.2.3 燒結時問和成型壓力對材料強度的影響 329
7.2.4 燒結機理 331
7.2.5 成型壓力對孔隙率和容重的影響 332
7.3 水泥黏結法制備多孔吸聲材料 334
7.3.1 水泥黏結法多孔材料的性能 334
7.3.2 加入發泡劑對吸聲性能的改善 338
7.4 高溫燒結法與常溫黏結法材料孔隙結構的比較 339
7.4.1 材料表面孔隙 339
7.4.2 材料內部孔隙 340
參考文獻 342
第8章 鋼渣制備多孔吸聲材料 343
8.1 鋼渣制備多孔吸聲材料工藝 343
8.1.1 高溫燒結工藝 343
8.1.2 水泥黏結工藝 344
8.2 鋼渣微硅粉體系燒結法制備多孔吸聲材料 345
8.2.1 燒結溫度對多孔吸聲材料性能的影響 346
8.2.2 制樣壓強對多孔吸聲材料性能的影響 349
8.2.3 黏結劑添加量對多孔吸聲材料性能的影響 351
8.2.4 造孔劑添加量對多孔吸聲材料性能的影響 355
8.2.5 材料厚度對材料吸聲性能的影響 358
8.3 鋼渣-粉煤灰體系制備多孔吸聲材料 359
8.3.1 煤粉作為造孔劑制備多孔材料 361
8.3.2 EPS作造孔劑制備吸聲材料 367
8.3.3 原料對多孔吸聲材料燒結造孔控制 374
8.3.4 工藝對材料燒結成孔的控制 382
8.3.5 鋼渣多孔材料燒結反應機理 389
8.3.6 鋼渣燒結動力學 395
8.4 鋼渣黏結法制備多孔吸聲材料 401
8.4.1 成型壓力對多孔吸聲材料性能的影響 402
8.4.2 黏結劑添加量對多孔吸聲材料性能的影響 405
8.4.3 材料厚度對材料吸聲性能的影響 409
8.4.4 材料的形貌與微觀結構 410
參考文獻 412
第9章 鋼渣制備泡沫混凝土 413
9.1 泡沫混凝土 413
9.1.1 泡沫混凝土的分類 413
9.1.2 泡沫混凝土的性質 414
9.1.3 泡沫混凝土的制備 415
9.2 鋼渣粒度與物理性能的關系 416
9.2.1 鋼渣顆粒微觀形貌 417
9.2.2 超細鋼渣漿體的流動度 417
9.2.3 鋼渣粒度對膠凝活性影響 420
9.2.4 鋼渣粒度對鋼渣凈漿性能的影響 422
9.3 鋼渣制備泡沫混凝土 425
9.3.1 發泡劑種類對鋼渣泡沫混凝土性能的影響 425
9.3.2 水灰比對鋼渣泡沫混凝土性能的影響 426
9.3.3 減水劑對鋼渣泡沫混凝土，件能的影響 428
9.3.4 鋼渣粒度對鋼渣泡沫混凝土性能的影響 430
9.3.5 鋼渣摻量對鋼渣泡沫混凝土性能的影響 434
9.4 鋼渣-摻合料復摻泡沫混凝土性能 438
9.4.1 摻合料的效應作用 438
9.4.2 鋼渣-摻合料復摻對泡沫混凝土基本性能的影響 440
9.4.3 鋼渣-摻合料復摻泡沫混凝土水化硬化及微觀結構 443
參考文獻 447
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