钢渣是转炉炼钢过程中产生的一种固体废弃物,产量大、安定性不好、胶凝活性差以及成分差异明显,造成钢渣的综合利用率不高,给环境带来严重污染。添加SiO2改性剂的改性处理有助于提高钢渣的资源化利用途径,但是,目前侧重于改性工艺的研究和材料的制备,对SiO2改性钢渣的机理和改性后低碱度钢渣的物理化学性质研究还不够深入。针对上述研究的不足,本文开展了 SiO2改性钢渣相关的基础研究,研究了 SiO2在CaO-SiO2-20wt.%Fe2O3-8wt.%MgO-5wt.%MnO钢渣中的溶解行为及机理,研究了改性后低碱度 CaO-SiO2-FeOx-P2O5 四元和 CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeOx-P2O5 多元钢渣的物理化学性质。根据基础研究的结果,分析了单一 SiO2改性钢渣存在需要温度补偿和钢渣资源无法最大化利用的缺陷,指出“还原+改性”处理是钢渣改性处理的优化方向。石煤是煤炭行业中一种难利用的含钒资源,由C、SiO2、Al2O3和V2O5等成分组成,可作为钢渣“还原+改性”处理的添加剂。因此,本文提出了一种石煤还原改性钢渣制备铁合金和微晶玻璃的新工艺,研究了石煤还原改性钢渣制备铁合金的动力学,结合同步热分析-气体质谱分析、高温原位观察反应行为和石煤在熔融钢渣中溶解行为的研究,阐明了石煤还原改性钢渣的机理。利用低碱度的还原改性终渣制备了微晶玻璃,分析了还原改性终渣的结晶动力学,考察了烧结温度和烧结时间对微晶玻璃性能的影响。因此,该工艺实现了钢渣和石煤的协同处理和全组分利用。研究取得了以下结论:（1）石英棒在熔融 CaO-SiO2-20wt.%Fe2O3-8wt.%MgO-5wt.%MnO 钢渣中的溶解受边界层的传质控速,SiO2以直接溶解的方式溶解在钢渣中,溶解过程受化学驱动力和钢渣粘度两个因素影响,后者占主导地位。提高搅拌速率、温度和适宜的碱度可促进SiO2溶解。（2）低碱度CaO-SiO2-FeOx-P2O5四元钢渣中以Q3（Si）和Q4（Si）复杂结构单元为主,随着碱度的增加,Q0（Si）、Q1（Si）和Q2（Si）简单四面体的含量增加,导致钢渣粘度降低。P2O5以Q1（P）结构单元存在,降低钢渣碱度有利于提高P在nCa2SiO4-Ca3（PO4）2固溶体中的富集度。（3）低碱度CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeOx-P2O5多元钢渣的结晶物相受气氛影响,随着碱度的增加,富铁相（RO相或尖晶石相）的结晶增强,但富铁相的晶体尺寸降低,nCa2SiO4-Ca3（PO4）2固溶体结晶增强,但固溶体中磷含量降低。增加FeOx含量能提高富铁相的晶体尺寸,提高nCa2SiO4-Ca3（PO4）2固溶体中的磷含量。此外,空气气氛下结晶的nCa2SiO4-Ca3（PO4）2固溶体中磷含量高于氩气气氛下结晶的nCa2SiO4-Ca3（PO4）2固溶体中磷含量。因此,适宜的碱度和空气氧化处理有利于钢渣磁选分离富铁相和回收含磷相。（4）石煤还原改性钢渣涉及石煤中裸露碳质成分与钢渣的气-固反应、石煤所含矿物在钢渣中的溶解、石煤中碳质成分与钢渣的高温还原反应,以及金属液滴的碰撞、聚结和沉降等多个过程。延长反应时间、提高反应温度和减少石煤的添加量,有利于提高氧化物的还原率和金属颗粒的尺寸。金属颗粒的主要成分为 Fe（＞73 wt.%）、5～10wt.%Mn、4～9wt.%P 和 1.7～2.0wt.%V,可返回炼钢过程或用于提钒。（5）还原改性终渣属于低碱度的CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系,其结晶能力与碱度有关。高碱度终渣的结晶物相为钙镁黄长石-钙铝黄长石固溶体相和假硅灰石相,二者的结晶活化能随着碱度的降低而增加;低碱度终渣的结晶物相为假硅灰石相和透辉石相。利用还原改性终渣制备了硅灰石基微晶玻璃,微晶玻璃的抗弯强度与硅灰石相的含量有良好的关联性,最大抗弯强度可达96MPa。