本书内容包括：钢铁行业固废基本物性；转底炉处理含铁尘泥；转底炉二次粉尘提取氧化锌；烧结电除尘灰提取氯化钾；烧结电除尘灰提取氯化钾联产碳酸钙与硫酸钾等。
钢铁工业是我国国民经济建设和发展的支柱产业，近年来粗钢产量快速增长，2014年我国粗钢产量超过8亿t。钢铁冶金粉尘产量一般是钢产量的8%～12%，以年产8亿t钢计，我国钢铁行业每年产生的粉尘量达8000万t左右。这些钢铁粉尘中含有铁、钾、锌、硅、钠、碳等可利用组分。钢渣产量一般是粗钢产量的10%～15%，我国钢铁行业每年产生1亿t左右的钢渣，目前大部分钢渣未能资源化利用。钢铁冶金固废中，粉尘可以借助直接还原炼铁技术提取金属铁，钢渣可作为制备多孔材料、泡沫混凝土等建筑材料的原料，有些钢铁冶金粉尘是提取高附加值产品的重要原料，如制备氧化锌、氯化钾、白炭黑等。
目前，大部分钢铁企业都将固废堆弃处理，不但占用大量的土地资源，污染环境，由固废堆积导致的各类问题日益突出，而且浪费了其中的有价资源。近年来，我国经济得到较快的发展，但在经济发展的同时，环境问题也日益突出。国家中长期规划也把节能减排，大力发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会定为基本方略。我国是个资源消耗大国，倡导节能减排、发展二次资源循环利用是历史所需，势在必行。
钢铁冶金固废的综合利用是实现钢铁工业固废大规模消纳、资源高效利用、产业升级的关键环节和有效途径。冶金固废高效利用技术的开发和应用，不但对减少资源的浪费、降低现有资源的过度开采具有重要作用，而且有利于降低污染物的排放、减少企业空间和环境压力，为钢铁工业转型升级提供技术支持。本书重点介绍钢铁工业中的含铁尘泥，特别是烧结电除尘灰、铁合金粉尘、转底炉二次粉尘，以及水淬高炉渣和转炉钢渣等固废的资源化利用和有价物质提取的新工艺，例如转底炉处理含铁尘泥工艺技术、转底炉二次粉尘提取氧化锌技术、烧结电除尘灰提取氯化钾及联产碳酸钙和硫酸钾工艺技术、微硅粉制备白炭黑工艺技术、水淬高炉渣和转炉钢渣制备多孔吸声材料技术、转炉钢渣制备泡沫混凝土技术等，以期为促进钢铁冶金固废综合利用的技术开发和应用提供一些可选择的技术方法及有价值的参考。
公旭中，男，博士，中国科学院过程工程研究所副研究员，硕士生导师，中国科学院大学特聘教授，从事煤化学与电化学交叉学科的基础研究。主持国家自然科学基金项目3项，863子课题1项。发表SCI论文40余篇，授权专利18项。
郭占成，男，博士，北京科技大学教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，钢铁冶金新技术国家重点实验室（北京科技大学）主任，主持国家自然科学基金项目10项、863课题4项、973子课胚2项，重点研发计划1项，主要从事钢铁冶金、二次资源循环利用和煤气化与燃烧的交叉领域基础研究。发表SCI论文100余篇，授权专利30多项。
目录
《钢铁冶金新技术丛书》序
前言
第1章 钢铁行业固废基本物性 1
1.1 钢铁冶金含铁尘泥物性 1
1.1.1 含铁粉尘的来源 1
1.1.2 含铁尘泥的物性 2
1.1.3 含铁尘泥的化学组成 3
1.1.4 含铁尘泥的物相4
1.2 烧结电除尘灰物性 13
1.2.1 烧结电除尘灰钾钠含量 13
1.2.2 烧结电除尘灰比表面及粒度 15
1.2.3 烧结电除尘灰SEMEDS分析 17
1.2.4 烧结电除尘灰化学成分 18
1.2.5 烧结电除尘灰中多环芳烃含量 19
1.2.6 烧结电除尘灰中钾元素存在形式 20
1.3 转底炉二次粉尘物性 26
1.3.1 转底炉二次粉尘米源 26
1.3.2 转底炉二次粉尘粒度 27
1.3.3 转底炉二次粉尘显微结构 28
1.3.4 转底炉二次粉尘化学组成 29
1.3.5 转底炉二次粉尘物相 30
1.4 硅铁冶炼粉尘物性 31
1.4.1 微硅粉化学成分 31
1.4.2 微硅粉颗粒粒度与形貌 32
1.4.3 微硅粉矿相结构 33
1.5 高炉水淬渣物性 34
1.5.1 高炉水淬渣成分 34
1.5.2 高炉水淬渣的物理性能 35
1.5.3 高炉水淬渣颗粒的抗压性能 36
1.5.4 水淬高炉渣颗粒物相 37
1.5.5 高炉水淬渣颗粒形貌 39
1.6 转炉钢渣物性 42
1.6.1 转炉钢渣的化学组成 42
1.6.2 转炉钢渣的矿物组成 42
1.6.3 转炉钢渣的物理性能 43
1.6.4 转炉钢渣的微观形貌 44
参考文献 46
第2章 转底炉处理含铁尘泥 48
2.1 含铁尘泥压球 48
2.1.1 牛球性能 49
2.1.2 单一粉尘的成球与还原 50
2.1.3 混合粉尘球团压球 52
2.2 生球干燥工艺 58
2.2.1 干燥机理 58
2.2.2 干燥原理 59
2.2.3 生球爆裂 61
2.3 含锌粉尘碳热直接还原 62
2.3.1 含锌粉尘碳热直接还原热力学 62
2.3.2 含锌粉尘碳热直接还原效果 63
2.3.3 还原温度对球团还原的影响 65
2.3.4 还原时问对球团还原的影响 65
2.3.5 碳氧物质的量比对球团还原的影响 67
2.4 直接还原过程中锌、铅、钾、钠的脱除 70
2.4.1 碳氧物质的量比对锌铅钾钠脱除的影响 70
2.4.2 还原时问对锌、铅、钾、钠脱除率的影响 71
2.4.3 还原温度对锌、铅、钾、销脱除率的影响 74
2.4.4 球团内部微观结构的变化 75
2.4.5 锌还原动力学机理 76
2.4.6 二次灰尘收集与性质 81
2.4.7 锌、铅、钾、钠物料衡算 83
参考文献 85
第3章 转底炉二次粉尘提取氧化锌 87
3.1 锌的生产工艺 88
3.1.1 转底炉二次粉尘中的锌 88
3.1.2 含锌粉尘湿法处理工艺 88
3.2 转底炉二次粉尘水浸特性 89
3.2.1 转底炉二次粉尘水浸后组成 89
3.2.2 温度对锌浸出率的影响 91
3.2.3 液固比对锌浸出率的影响 92
3.3 化学沉淀法制备氧化锌 94
3.3.1 氢氧化钾溶液加入速度的影响 95
3.3.2 反应温度的影响 199
3.3.3 搅拌速度的影响 104
参考文献 109
第4章 烧结电除尘灰提取氯化钾 111
4.1 烧结电除尘灰中氯化钾水浸动力学 111
4.1.1 烧结电除尘灰水浸过程 112
4.1.2 搅拌速率对钾离子浸出率的影响 113
4.1.3 液固比对钾离子浸出率的影响 114
4.1.4 阳离子浸出量的比较 114
4.1.5 烧结电除尘灰水浸模型 115
4.1.6 烧结电除尘灰水浸动力学 119
4.2 烧结电除尘灰浸出液中钙离子的脱除 124
4.2.1 过饱和度的影响 126
4.2.2 温度的影响 130
4.2.3 搅拌速度的影响 131
4.2.4 浸出液除钙净化 131
4.2.5 硫酸钾向氯化钾的转化 134
4.3 烧结电除尘灰浸出液KCI-NaCI-CaCl2的分离 138
4.3.1 利用KCI-NaCI-H2O体系水盐相图分离KCI和NaCI 138
4.3.2 溶液蒸汽压及测定原理 140
4.3.3 KCI-NaCI-CaCLl2 -H2O体系蒸汽压与溶液组分及温度的关系 144
4.，1 KCI-NaCI-CaCI-H2O四元体系相平衡及溶解度 148
4.4.1 KCI-NaCI-CaCl2 -H2O溶解度 150
4.4.2 溶解度理论计算 151
4.4.3 Pitzer参数的求解 156
4.4.4 溶解度实验测量值和理论计算值的比较 158
4.5 氯化钾晶体生长及杂质对氯化钾结晶的影响 159
4.5.1 流动温差法在线观察氯化钾生长过程 159
4.5.2 杂质对氯化钾晶体形貌的影响 164
4.5.3 氯化钾结晶过程中的杂质的吸附与洗涤脱除 169
4.5.4 烧结电除尘灰浸出液中杂质的脱除 172
4.6 烧结电除尘灰提取氯化钾工艺流程 174
4.6.1 烧结电除伞灰浸出后除杂 175
4.6.2 抑制杂质浸出工艺流程 176
4.6.3 烧结电除尘灰提取氯化钾流程 178
4.6.4 烧结电除尘灰提取氯化钾工艺路线 179
参考文献 182
第5章 烧结电除尘灰提取氯化钾联产碳酸钙与硫酸钾 187
5.1 浸出液中钙离子溶解性能 187
5.1.1 KCI对CaS04溶解度的影响 189
5.1.2 NaCI对CaS04溶解度的影响 189
5.1.3 K2 SO4对CaSO4的溶解度的影响 190
5.1.4 KCI-NaCl-K2SO混合盐对CaSO4溶解性能的影响 191
5.2 浸出液中钙离子的去除 192
5.2.1 Na2CO3溶液浓度对钙离子去除的影响 193
5.2.2 反应温度对钙离子去除的影响 195
5.3 球形碳酸钙的制备 196
5.3.1 碳酸钠溶液浓度对碳酸钙晶体的影响 196
5.3.2 反应温度对碳酸钙晶体的影响 197
5.3.3 搅拌速率对碳酸钙晶体的影响 199
5.3.4 陈化时问对碳酸钙晶体的影响 200
5.3.5 固体碳酸钠对碳酸钙晶体的影响 201
5.3.6 反应机理分析 203
5.3.7 钾盐浸出联产球形碳酸钙工艺 204
5.4 氯化钾制备硫酸钾的方法 206
5.4.1 硫酸盐型卤水制备硫酸钾 206
5.4.2 钾长石制备硫酸钾 207
5.4.3 转化法制备硫酸钾 207
5.5 氯化钾制备硫酸钾 211
5.5.1 乙醇用量对硫酸钾纯度及转化率的影响 213
5.5.2 反应物质的量比对硫酸钾纯度及转化率的影响 217
5.5.3 混合溶液蒸发量比对硫酸钾纯度及转化率的影响 218
5.5.4 氯化钠含量对硫酸钾纯度及转化率的影响 219
5.6 硫酸钾晶体生长动力学 222
5.6.1 溶液流速对晶体生长的影响 224
5.6.2 溶液过饱和度对晶体牛长的影响 228
5.6.3 硫酸钾晶体生长机理 230
5.6.4 烧结灰浸出液氯化钾制备硫酸钾 232
参考文献233
第6章 微硅粉碳化制备白炭黑 238
6.1 微硅粉制备水玻璃工艺 240
6.1.1 反应温度对溶出速率的影响 243
6.1.2 模数预配比对水玻璃模数及溶出率的影响 245
6.1.3 固液比对水玻璃溶出率的影响 246
6.1.4 杂质促进凝胶降低机理 246
6.1.5 强化溶出的过程控制 251
6.2 碳化法制备纳米SiO2的结构调控 251
6.2.1 纳米SiO2性能的影响因素 254
6.2.2 碳化工艺的放大 261
6.2.3 SiO2颗粒孔隙结构 264
6.2.4 SiO2颗粒表面官能团 267
6.3 碳化过程中纳米SiO2生长机理 271
6.3.1 纳米SiO2颗粒的生长过程 273
6.3.2 碳化法与硫酸法纳米SiO2生长机理 277
6.4 纳米SiO2合成过程的反应动力学 281
6.4.1 CO2吸收过程申反应与扩散传质 282
6.4.2 碳化过程动力学 285
6.5 白炭黑改性 289
6.5.1 氧化铈改性白炭黑方法 290
6.5.2 氧化铈改性白炭黑机理 292
6.5.3 改性白炭黑抗紫外线光学性能 295
6.6 碳化尾液循环利用 297
6.6.1 碳化尾液循环利用 298
6.6.2 高浓度Na2 CO3对溶出反应的影响 301
6.6.3 高浓度Na2 CO3对碳化反应的影响 304
6.6.4 Na2CO2的分离回收 305
6.6.5 微硅粉碳化法制备白炭黑清洁生产工艺 306
参考文献 306
第7章 高炉渣制备多孔吸声材料 310
7.1 多孔吸声材料 310
7.1.1 声音的基本特性 310
7.1.2 多孔吸声材料的基本特性 312
7.1.3 多孔吸声材料性能表征 314
7.2 高温烧结法制备多孔吸声材料 317
7.2.1 水淬渣粒度对吸声性能的影响 318
7.2.2 成型压力与厚度对声性能的影响 321
7.2.3 烧结时问和成型压力对材料强度的影响 329
7.2.4 烧结机理 331
7.2.5 成型压力对孔隙率和容重的影响 332
7.3 水泥黏结法制备多孔吸声材料 334
7.3.1 水泥黏结法多孔材料的性能 334
7.3.2 加入发泡剂对吸声性能的改善 338
7.4 高温烧结法与常温黏结法材料孔隙结构的比较 339
7.4.1 材料表面孔隙 339
7.4.2 材料内部孔隙 340
参考文献 342
第8章 钢渣制备多孔吸声材料 343
8.1 钢渣制备多孔吸声材料工艺 343
8.1.1 高温烧结工艺 343
8.1.2 水泥黏结工艺 344
8.2 钢渣微硅粉体系烧结法制备多孔吸声材料 345
8.2.1 烧结温度对多孔吸声材料性能的影响 346
8.2.2 制样压强对多孔吸声材料性能的影响 349
8.2.3 黏结剂添加量对多孔吸声材料性能的影响 351
8.2.4 造孔剂添加量对多孔吸声材料性能的影响 355
8.2.5 材料厚度对材料吸声性能的影响 358
8.3 钢渣-粉煤灰体系制备多孔吸声材料 359
8.3.1 煤粉作为造孔剂制备多孔材料 361
8.3.2 EPS作造孔剂制备吸声材料 367
8.3.3 原料对多孔吸声材料烧结造孔控制 374
8.3.4 工艺对材料烧结成孔的控制 382
8.3.5 钢渣多孔材料烧结反应机理 389
8.3.6 钢渣烧结动力学 395
8.4 钢渣黏结法制备多孔吸声材料 401
8.4.1 成型压力对多孔吸声材料性能的影响 402
8.4.2 黏结剂添加量对多孔吸声材料性能的影响 405
8.4.3 材料厚度对材料吸声性能的影响 409
8.4.4 材料的形貌与微观结构 410
参考文献 412
第9章 钢渣制备泡沫混凝土 413
9.1 泡沫混凝土 413
9.1.1 泡沫混凝土的分类 413
9.1.2 泡沫混凝土的性质 414
9.1.3 泡沫混凝土的制备 415
9.2 钢渣粒度与物理性能的关系 416
9.2.1 钢渣颗粒微观形貌 417
9.2.2 超细钢渣浆体的流动度 417
9.2.3 钢渣粒度对胶凝活性影响 420
9.2.4 钢渣粒度对钢渣净浆性能的影响 422
9.3 钢渣制备泡沫混凝土 425
9.3.1 发泡剂种类对钢渣泡沫混凝土性能的影响 425
9.3.2 水灰比对钢渣泡沫混凝土性能的影响 426
9.3.3 减水剂对钢渣泡沫混凝土，件能的影响 428
9.3.4 钢渣粒度对钢渣泡沫混凝土性能的影响 430
9.3.5 钢渣掺量对钢渣泡沫混凝土性能的影响 434
9.4 钢渣-掺合料复掺泡沫混凝土性能 438
9.4.1 掺合料的效应作用 438
9.4.2 钢渣-掺合料复掺对泡沫混凝土基本性能的影响 440
9.4.3 钢渣-掺合料复掺泡沫混凝土水化硬化及微观结构 443
参考文献 447
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