转炉钢渣易磨性差的问题严重制约了它的资源化利用。深入分析了转炉钢渣难磨的根本性原因,认为要解决这一关键性难题,有必要先对转炉钢渣的成分、矿相和易磨性之间的科学关系进行系统地研究。基于转炉钢渣的成分与矿相,以成分改质技术作为一种重要的研究方法,先后研究了转炉钢渣相演变和自粉化规律,以及矿相变化和自粉化对转炉钢渣易磨性的影响。转炉钢渣主要矿相有块状或长方形硅酸三钙(3CaO·SiO2,简称C3S)、圆形或不规则体硅酸二钙(2CaO·SiO2,简称C2S)、铁酸二钙(2CaO·Fe2O3,简称C2F)、RO、游离方镁石(f-MgO)、游离石灰(f-CaO)及金属铁粒。快冷转炉钢渣易出现玻璃相,氧化性环境更利于C2F形成。依据转炉钢渣的理化性质,本论文确定了以CaO-SiO2-MgO-Fe2O3-P2O5转炉渣系作为高温改质实验的研究对象,其组元成分为：CaO:45%-50%, SiO2:10%～15%, MgO:10%, Fe2O3:25%～30%和P2O5:0～5%。本论文首先研究了SiO2和Al2O3成分改质对转炉钢渣矿相的影响。向转炉渣系(R=5.0)中加入渣量0～30%的SiO2改质剂,研究了SiO2熔融改质对转炉钢渣矿相的影响,结果表明：SiO2加入量小于10%时,转炉钢渣主要矿相为C2S,MgO和C2F。不过,SiO2加入量大于8%后,铁酸镁(MgO·Fe2O3,简称MF)开始出现并不断增加；SiO2加入量大于10%后,开始出现镁硅钙石(3CaO·MgO·2SiO2,简称C3MS2)且其含量在增加；SiO2加入量大于18%后,转炉钢渣的矿相发生了较大的变化：(1)C2S数量减少至消失,而C3MS2变为主要含硅矿相；(2)方镁石相溶入C2S和C2F,逐渐消失；(3)含铁矿相由C2F完全转变为MF;SiO2加入量大于24%后,钙镁橄榄石(CaO·MgO·SiO2,简称CMS)开始生成并不断增加,而C3MS2数量逐渐减少。向转炉渣系(R=3.0)中加入渣量0～20%的Al2O3进行熔融改质,研究了Al2O3成分变化对转炉钢渣矿相的影响,结果表明：Al2O3加入量小于6%时,熔融改质后的Al主要存在于铁铝酸钙(2CaO·Al2O3·Fe2O3,简称C2AF),而其它矿相几乎不含Al,说明少量Al2O3不影响转炉钢渣中C2S和MgO的性质。不过,Al2O3加入量大于4%后,铝铁酸镁(MgO·Fe2O3·Al2O3,简称MFA)开始出现并不断增加；Al2O3加入量大于10%后,转炉钢渣内有明显形态特征的两个区域,即Ⅰ区和Ⅱ区,Ⅰ区矿相的Al、Mg含量高于Ⅱ区矿相的；随着Al2O3加入量继续增大,Ⅰ区面积不断扩大,并在其中心地带出现块状或网状MFA。与Ⅰ区情况不一样,Ⅱ区的矿相性质变化不大。比较Si02和Al203熔融改质效果,前者主要作用于高熔点含硅、含镁矿相,不仅改善了转炉钢渣易磨性,还可提高其安定性；后者主要作用于高硬度铁酸钙相,对转炉钢渣易磨性改善效果良好。其次,本论文选择CaO-SiO2-MgO-Fe2O3转炉渣系作为研究对象,研究了Si02成分改质对转炉钢渣自粉化的影响,结果表明成分对转炉钢渣自粉化影响大。当转炉钢渣碱度约为2.0时,转炉钢渣C2S相处于其优势析出的成分范围。此时,转炉钢渣γ-C2S相理论含量约为63.60wt%,在实验室条件下粉化率高达93.60%。本论文还利用高温原位XRD技术对转炉钢渣中C28相不同晶型结构之间的转变温度进行了研究,结果表明温度制度对转炉钢渣C2S相结构转变影响大。当温度大于750℃,C2S相结构由Y型向α型转变；当温度低于650℃时,C2S相由α型向β型转变,这种变化在温度为500℃时基本结束。依据纯C2S多晶型转变关系,认为转炉钢渣β-C2S向γ-C2S相转变温度可能在525℃左右。通过成分改质和温度控制技术,促进C2S相在转炉钢渣的优势析出及其结构转变,确保了转炉钢渣高的粉化率,从而解决了转炉钢渣易磨性差的难题。本论文的研究成果为进一步推进转炉钢渣的高效利用提供了新的技术路线和科学依据。