钛渣在微波加热过程中的升温特性和吸收行为

微波加热钛渣制备人造金红石具有均匀高效、能耗较低等突出优势。在不同条件下,钛渣在微波场中呈现出不同的升温特性,以钛渣为研究对象,系统地分析了微波输出功率、钛渣粒度以及物料量等参数对其微波吸收性能的影响,研究表明,增加微波输出功率有利于增加钛渣在微波场中温度升高的速率;物料量增多会导致钛渣在微波场中温度升高的速率变慢;钛渣粒度减小同样不利于其在微波场中加速升温。     

微波场下的钒渣氯化动力学

研究了微波加热条件下（500～800 ℃）,AlCl₃氯化钒渣中有价金属Fe、Mn、V和Cr变温动力学。通过X射线衍射和扫描电镜能谱表征了氯化产物随时间的物相演变和形貌变化,考察了AlCl₃/钒渣的质量比和熔盐配比对氯化提取率的影响。结果表明,AlCl₃/钒渣的质量比为1.5、(NaCl-KCl)/AlCl₃熔盐质量比为1.66∶1时Fe、Mn、V和Cr的提取率最佳,分别为91.66%、92.96%、82.67%、75.82%和63.14%,微波加热30 min,5种元素的提取率达到或者超过常规加热方式6 h的氯化提取效果。通过热力学和动力学分析,橄榄石相优先于尖晶石相发生氯化反应。而且V和Cr的氯化反应速度小于Fe和Mn。Fe和Mn氯化过程为扩散控制,其非等温扩散活化能为17.02和17.10 kJ·mol?1, V和Cr在氯化过程中的限制性环节为界面化学反应,其表观活化能分别为40.00和50.92 kJ·mol?1;微波与熔盐耦合强化氯化反应的机理可以描述为扩散作用增强和局部化学反应增强。      

微波还原焙烧中和渣制备氧化锌烟尘的研究

对中和渣在微波场中的升温特性进行了研究。结果表明,中和渣具有良好的吸波特性。随着物料温度的增加,铅、锌挥发率明显增加。在微波功率1kW、焙烧温度1 000℃条件下,微波焙烧中和渣过程中锌挥发率达到90.27%,铅挥发率高达98.63%,焙烧制备的氧化锌烟尘含锌49.06%、铅8.54%。微波焙烧中和渣制备氧化锌烟尘是可行的。     

攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化研究

开展了攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化制备四氯化钛的试验研究,考察了74%品位钛渣作为氯化原料时,氯化炉温度控制、熔盐成分控制和产品质量情况,并对不同品位钛渣熔盐氯化时技术经济指标进行了对比分析。研究表明:使用攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化生产高品质海绵钛用四氯化钛工艺可行,与采用78%钛渣熔盐氯化相比,每吨粗四氯化钛可节约成本98.3元。     

多孔结构对材料吸波性能的影响

总结了当前多孔材料吸波性能的研究现状,指出多孔结构可改善材料的吸波性能,而孔径、相对密度及厚度是影响多孔材料吸波性能的重要因素,对多孔陶瓷材料而言,适当降低孔径、增加相对密度与厚度有利于提高材料的吸波性能.在此基础上对多孔金属材料泡沫铝的吸波性能进行了初步研究,分析了相对密度与微波频率对材料吸波性能的影响,研究表明,降低多孔金属的相对密度可以显著提高材料的吸波性能;随着微波频率的增加,材料的吸波性能也随之增加.     

粉状含碳锰铁原料在微波场中的加热行为研究

采用微波加热方式,研究了粉状含碳锰铁原料的升温特性,结果表明,粉状单一原料中,焦炭粉和南非锰矿粉均可在频率为2.45 GHz的微波中加热,实现快速升温,石灰粉几乎不吸波,属于微波透明体;矿物的升温速率与其矿物成分有一定的关系,矿物成分越复杂,一般越容易吸收微波,有利于提高升温速率。混合物料的升温速率与原料粒度、配碳比、碱度有一定的关系:在原料一定时,适当提高原料的配碳比,降低碱度均有利于提高物料的升温速率;微波加热前期,原料粒度越小,升温速率越快,在加热后期,粒度越大,升温速率越快。     

四氯化钛生产工艺研究

首先综述了近年来四氯化钛的生产工艺,并围绕氯化的准备阶段一配料部分进行了详细汇总。对氯化部分,原料高钛渣品位和杂质元素含量高低,决定了国内外不同生产厂家使用不同的氯化工艺：熔盐氯化和沸腾氯化。对这两种氯化的特点进行了总结。在精制部分,通过四种不同除钒方式的对比,阐述了每种方法的优缺点,指出今后精制除钒向矿物油和铝粉除钒的方向发展。     

多孔结构对材料吸波性能的影响

总结了当前多孔材料吸波性能的研究现状，指出多孔结构可改善材料的吸波性能，而孔径、相对密度及厚度是影响多孔材料吸波性能的重要因素，对多孔陶瓷材料而言，适当降低孔径、增加相对密度与厚度有利于提高材料的吸波性能．在此基础上对多孔金属材料泡沫铝的吸波性能进行了初步研究，分析了相对密度与微波频率对材料吸波性能的影响，研究表明，降低多孔金属的相对密度可以显著提高材料的吸波性能；随着微波频率的增加，材料的吸波性能也随之增加．     

高钙镁钛渣熔盐氯化技术的研究与熔盐氯化炉大型化的探讨

本文通过不同规模和不同内容的工业试验研究,着重论述了钛渣熔盐氯化技术的发展.尤其是高钙镁钛渣采用低浓度氯气(76％和85％)在熔盐氯化技术上应用的成功,不仅解除了人们对氯气中的氧影响四氯化钛质量的顾虑,而且对熔盐氯化炉大型化以及电解镁的阳极氯气直接用于钛渣熔盐氯化炉将具有更重要的现实意义。     

钒渣亚熔盐工艺中主要物相演变及钒、铬元素微区转浸率研究

基于亚熔盐反应可以在低温下高效高选择性将钒渣中的钒、铬元素转化为可溶性盐,对钒铬渣亚熔盐反应前后主要物相演变过程,钒、铬元素的赋存变化规律以及钒铬物相微区转化率进行分析研究。结果表明,表面晶格多缺陷比致密的钒铬尖晶石更有利于O~(2-)离子的晶格取代,加速钒铬尖晶石的分解过程;亚熔盐反应前后Cr元素的回收率为99.63%,而V元素的回收率为90.01%;主要含V物相微区转化率计算证明,亚熔盐反应后Fe_2O_3中V含量的增加是导致其回收率低的主要原因。     

酸洗污泥微波辐射深度脱水及其机理

在对酸洗污泥微波场中的升温特性进行研究的基础上,就酸洗污泥微波辐射深度脱水新工艺开展了系统研究.结果表明:酸洗污泥在微波场中具有良好的吸波性能,可以采用微波辐射对酸洗污泥进行深度脱水处理,且其微波辐射脱水过程可以用Page经验模型进行解释.     

钛渣中FeO对熔盐氯化过程的影响

研究了不同FeO含量钛渣的化学及物相组成以及FeO含量对熔盐氯化过程放热量、收尘渣量及成分、熔盐成分和产品质量的影响。结果显示:钛渣中主要物相是黑钛石、金红石和硅酸盐玻璃体。随着FeO含量增大,钛渣熔盐氯化放热量、收尘渣比例、熔盐中的FeCl_3和FeCl_2含量、产品中FeCl_3含量和固含量均有所增大。高FeO含量用于熔盐氯化制备四氯化钛工艺可行,但对氯化过程熔盐成分和收尘渣成分影响较大,应通过调整物料配比、排盐制度和矿浆喷淋制度等予以解决。     

全攀枝花钛精矿冶炼钛渣熔盐氯化技术应用分析

针对以全攀枝花钛精矿冶炼的钛渣中Ti O2含量低、钙镁含量高的特点,分析了其熔盐氯化工艺关键控制点,并分别以Ti O2品位为74%、78%的钛渣为原料,研究了熔盐氯化工艺生产过程控制,分析比较了不同钛渣原料对产品粗四氯化钛质量的影响及粗四氯化钛生产成本的影响。结果表明:以全攀枝花钛精矿冶炼的Ti O2含量为74%、78%的高钙镁钛渣为熔盐氯化原料时,氯化熔盐中Ti O2、C含量宜控制在3%左右,循环泥浆中固体杂质含量宜控制在200 g/L左右。与采用Ti O2含量为78%钛渣相比,采用Ti O2含量为74%钛渣生产时氯化熔盐温度和收尘室进口气体控制温度降低30~50℃,石油焦、氯化钠单耗和废盐、收尘渣量增加,粗四氯化钛产品中固体杂质和VOCl3、Si Cl4、Fe Cl3含量较低。采用Ti O2含量为74%的钛渣为原料熔盐氯化生产粗Ti Cl4比采用Ti O2含量为78%的钛渣成本降低5%~10%。     

钒渣质量的系统评价

本文在借鉴以往研究成果的基础上,对影响钒渣质量的各种物相,化学因素进行了逐项、系统的研究、解析;从作用机理的角度阐述了笔者对钒渣质量的评价依据;建议在现行钒渣标准中增加尖晶石粒径检验项目。     

攀枝花钛渣熔盐氯化特性研究

开展了攀枝花74%品位钛渣、78%钛渣和85%钛渣的化学成分、物相及矿物结构研究,考察了三种钛渣熔盐氯化时反应差异、放热量差异和氯化系统热平衡控制差异。研究表明:74%渣、78%渣和85%渣在物相组成上无较大差异,但黑钛石、金红石及其过渡相含量存在差异,导致74%渣熔盐氯化放热量比78%渣多21.9%、85%渣熔盐氯化放热量比78%渣少9.9%,氯化炉热平衡计算所需的返炉矿浆量与实际氯化应用所需矿浆量结果一致。     

微波焙烧辉钼矿制备三氧化钼研究

对辉钼矿在微波场中的升温特性进行了研究,考查物料厚度、物料量和温度对产品得率的影响。结果表明,辉钼矿具有良好的吸波特性;随着物料厚度的增加,产品得率先增加后减小,物料量增大时产品得率增大,而温度提高时,得率先增加后减小。微波焙烧辉钼矿制备三氧化钼的最佳条件为:物料厚度3cm、物料量60g、温度为800℃。升高温度,产品晶体的纯度提升,晶体成型更为明显,结构更为规整。微波焙烧辉钼矿制备三氧化钼是可行的。     

气淬高炉熔渣粒化性能研究

通过试验研究了不同气流速度及熔渣黏度对气淬高炉熔渣粒化性能的影响,包括平均粒径、粒径分布及成珠率。结果表明:气淬高炉渣粒径主要分布在1～3 mm;随气流速度增加,渣粒平均粒径减小,成珠率先增加后降低,3 mm粒径比例逐渐增加;随黏度增加,渣粒平均粒径增加,成珠率降低,3 mm粒径比例有所减少;最佳气流速度为550 m/s,低黏度有利于提高粒化性能。气流速度增加不稳定波增强且液丝变细容易破碎,液滴平均粒径降低,但换热效果增强,导致容易形成纤维,所以成珠率先增加后降低;黏度增加不稳定波降低且液丝变粗不容易破碎,液滴平均粒径增加,成珠率下降。     

熔盐氯化反应机理的研究

通过熔盐氯化实践的总结、数据分析和试验对反应机理进行研究，提出了熔盐氯化反应和收尘机理新观点——熔盐氯化的反应过程中高钛渣组分与氯气发生氯化反应的同时与熔盐中的组分直接生成低熔点复合氯化物。分析了低熔点复合氯化物生成机理，研究了低熔点复合氯化物的特点和形成低熔点复合氯化物的工艺条件。     

亚熔盐法钒渣高效清洁提钒技术

针对目前钒渣焙烧提钒工艺钒资源利用率低、铬无法同步提取、"三废"环境污染严重等问题,基于亚熔盐非常规介质优异的物理化学性能,通过反应分离耦合工艺设计,提出了亚熔盐法高效清洁提钒新技术。亚熔盐新技术可将钒渣分解温度由传统工艺的850℃降至200～400℃,钒一次转化率可达95%以上,铬回收率提高到80%以上,可望突破传统钒渣提钒方法的资源环境制约。     

氯化渣冶炼技术开发与生产实践

通过对攀枝花钛精矿冶炼熔盐氯化渣技术难点的分析,在25.5MVA大型钛渣电炉上开展了熔盐氯化渣的技术开发,成功生产出满足海绵钛生产的专用钛渣。