含钛高炉渣碳化及超重力分离碳化钛的研究

以热力学计算为依据,研究在焦炭还原攀钢含钛高炉渣的过程中,反应温度和保温时间对碳化钛的生成量的影响,同时利用超重力技术来分离还原产生的碳化钛.研究结果表明:含钛高炉渣经高温碳热还原后得到有价组元碳化钛,当实验温度设定在1 600 ℃保温5 h时,还原渣中碳化钛的含量最高,熔渣中钛氧化物转化为碳化钛的转化率达到最佳.另外,还原渣经超重力分离后碳化钛被截留在碳毡上部的精矿中,脉石相则被分离到下部坩埚中,还原渣在重力系数G=300于1 320 ℃等温分离20 min后,精矿中碳化钛的含量由还原渣中的12.1 %提高到26 %,通过超重力技术可以使碳化钛含量提高一倍多.      

CaO-TiO_2-SiO_2-Al_2O_3-MgO熔体冷却过程中钙钛矿相超重力富集

含钛高炉渣中富钛相因其分散在炉渣的多种矿相中且晶粒细小,常规选矿分离技术难以将富钛相从含钛高炉渣中有效地分离出来。将超重力场引入到CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体,为了在冷却过程中钙钛矿相定向富集,重点探讨了熔体中钙钛矿相在不同重力系数及冷却速率下富集规律。研究结果表明当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G≥750进行富集后,试样沿着超重力方向出现明显分层且试样中钙钛矿相沿着超重力方向呈现粒度梯度分布。对分层的试样纵剖后进行光学显微镜观察,熔体中的钙钛矿相在超重力作用下全部富集到试样的中下部区域,而在试样上部区域没有发现钙钛矿晶粒。对本实验条件下熔体中钙钛矿相运动机制进行分析,熔体中钙钛矿晶粒的运动速度与晶粒直径的平方成正比,熔体中大粒径的钙钛矿晶粒比小颗粒晶体在相同的重力系数下具有更大的运动速度,最终富集到试样的底部,而细小的钙钛矿晶粒则富集到式样的中部。假设熔体中的钛以TiO2形式存在,当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G=750时进行富集后,富集到试样中下部精矿中的TiO2质量分数可达34.8%,而尾矿中TiO2质量分数仅为11.28%。考虑到常重力试样中TiO2质量分数为22.34%,通过离心富集后,精矿中钛的回收率高达77.13%。     

利用超重力富集和分离Sn-3％Fe熔体中的杂质元素铁

在粗锡精炼过程中引入超重力场,运用超重力技术研究Sn-3% Fe（质量分数）熔体中杂质元素铁在超重力场中的定向富集和过滤分离的规律,达到提纯净化粗锡的目的.结果表明,对于超重力场G=500以10℃·min-1冷却速率凝固后的Sn-3% Fe熔体,超重力场极大强化富铁相在粗锡熔体中的沉降运动,使先析出富铁相全部富集到试样的下部区域,上部几乎找不到富铁相颗粒.下部尾锡中的铁质量分数达到4.817%,而上部精锡中的铁质量分数降低到0.036%,精锡中铁的脱除率高达98.78%.在超重力场中过滤的Sn-3% Fe熔体可实现富铁相杂质和精锡液的有效分离,当重力系数大于30时,精锡的回收率随重力系数的增大而提高.在超重力场G=100,240℃条件下,Sn-3% Fe熔体过滤1 min后,精锡液几乎全部被分离到坩埚底部,富铁相杂质被截留在过滤碳毡上部,下部精锡中找不到富铁相杂质的颗粒,精锡中铁质量分数降至0.253%,富铁渣中铁质量分数高达11.528%.精锡中铁的脱除率高达91.44%,超重力场中精锡的回收率高达82.69%.      

利用超重力分离铝熔体中的夹杂颗粒

利用Al-17% Si-4.5% Cu熔体中密度较小的初生硅颗粒模拟金属熔体内部的夹杂物,并采用超重力场分离熔体中的夹杂颗粒,研究了不同重力系数条件下,金属熔体中夹杂物的分离规律.实验结果表明:经过超重力处理后,初生硅颗粒在试样上部区域发生明显的偏聚现象,试样内部出现无初生硅颗粒区域,且随着重力系数的增加,无初生硅颗粒的区域面积逐渐增大,说明重力系数越大,硅颗粒在试样上部区域的聚集程度越好.随着重力系数的增大,试样的净化效率逐渐升高,当重力系数（G）为500时,试样的净化率达到了84.98%.利用DPM离散相模型对超重力场下熔体内部硅颗粒的具体受力情况进行分析,并模拟研究铝熔体内部硅颗粒在不同重力场中的分离行为.数值模拟结果证明了夹杂颗粒在沿着超重力方向上的运动行为近似符合Stokes运动定律.这表明超重力场可以有效分离金属熔体中的夹杂物.      

以转底炉技术利用钛资源的基础研究

提出了一种以转底炉煤基直接还原技术利用钛资源的新工艺及两个不同的方案。该工艺以攀枝花钒钛磁铁精矿或钛精矿粉、煤粉和少量添加剂组成的复合球团为原料,在高温加热条件下将含钛矿中的氧化铁还原为铁,经渣铁分离后获得生铁和富集了的钛渣。第一方案以钒钛磁铁精矿配20%钛精矿为原料,还原后渣铁自然分离,得到块铁和品位为50%左右的钛渣;第二方案以钛精矿为原料,还原后经破碎磁选分离得到粒铁和TiO2富集率为～75%的钛渣。对这两种方案均进行了初步试验,确定了合理的工艺条件。     

含钛高炉渣碳化过程钛-渣分离研究

高炉冶炼钒钛矿过程产生了大量含钛高炉渣,攀钢针对渣中钛资源的回收利用成功开发出了高温碳化-低温氯化工艺,但是该工艺存在碳化渣磨矿和氯化尾渣利用等技术性难题,还需要继续探索绿色、经济的处理方法.针对高温碳化过程中Ti(C,N)弥散分布的问题,提出高温碳化过程加铁富集Ti(C,N)的思路,试验考察了铁/渣(质量比)、生铁添加批次、保温富集时间及预配铁量等因素对富集过程的影响.结果 表明,熔渣中Ti(C,N)能聚集在熔铁表面并随其下沉至坩埚底部,水淬后附着有Ti(C,N)的铁块可与残渣实现自然分离,按铁/渣为1.50,在原料中预配15％铁,1600℃保温30 min后于30 min内分批向熔渣中加入铁的富集效果较好,可将渣中Ti含量从13.79％降低到4.59％,Ti的回收率达到66.72％.     

攀钢成功解决钛精矿球团制备技术难题

攀钢研究院经过6轮钛精矿预还原工业试验,攀钢项目组目前获得了平均抗压强度大于1100牛顿的钛精矿球团,创造了球团抗压历史最好水平。球团制备技术的突破,不仅为攀钢钛精矿预还原冶炼钛渣技术的开发铺平了道路,更有助于攀枝花钒钛磁铁矿资源综合利用的开展。据悉,按照攀钢集团有限公司战略规划,攀钢钛渣产业在“十二五”期间要发展壮大至年产36万吨。但由于攀枝花钛精矿冶炼钛渣存在炉渣严重泡沫化、     

用磁选的方法从含钛高炉渣中回收碳氮化钛

采用冶炼钒钛磁铁矿产生的含TiO2 20%～26%的高炉渣为原料,通过对渣中的钛氧化物进行还原碳化和氮化处理生成碳氮化钛后,利用铁作为载体,用磁选的方法实现碳氮化钛和脉石矿物的分离.磁选后获得Ti(C,N)品位大于36.46%,回收率达到43.77%的碳氮化钛精矿.     

直接还原处理低品位钒钛磁铁精矿

在1 000~1 300℃添加少量Na_2CO_3+NaCl复配添加剂,以无烟煤做还原剂等温还原低品位钒钛磁铁精矿,再通过磁选分离获得铁精粉和钒钛渣。考察了C/Fe摩尔比、还原温度和还原时间对铁的还原、钒钛迁移富集行为以及物相转化规律的影响。结果表明,C/Fe摩尔比和反应温度对直接还原过程中有价组分迁移富集的影响很大,当C/Fe摩尔比为1.2时,在1 200℃还原2h,钒钛磁铁矿精矿的金属化率可达到92.8%,还原后钒主要富集在钛渣相中,有效实现了铁与钒/钛的分离。     

利用超重力分离5052铝合金熔体中的非金属夹杂

在自行设计改装的超重力装置上采用超重力场分离铝熔体中的非金属夹杂,研究了不同重力系数下,5052铝合金熔体中夹杂物的分离规律.实验结果表明：经过超重力处理后,非金属夹杂沉降聚集至试样底部,且随着重力系数的增大,夹杂在试样底部聚集程度越好.试样处理5 min后,常重力条件下,夹杂物在试样底部的沉降比率为0.35;当重力系数G=250时,夹杂物在试样底部的沉降比率达到0.99.根据Stokes定律,超重力场中固相颗粒能够瞬间达到临界沉降速度,当重力系数G=1时,νr=7.25×10-5 m/s,而当G=250时,νr=1.813×10-2 m/s,这意味着,随着重力系数的增加,熔体中固相颗粒的临界速度指数递增.这表明超重力法可以有效分离金属熔体中的非金属夹杂.     

钛精矿火法富集及直接还原方法的评价

简述了钛精矿火法富集工艺,对几种钛精矿富集及钛精矿直接还原的方法进行了比较,提出了对攀钢发展钛精矿富集技术的看法。     

高钛型高炉渣中钛组分选择性富集与析出研究进展

基于含钛高炉渣综合利用的大量研究工作,对含钛高炉渣的利用现状及高钛渣中钛组分的富集和析出等进行了综述。钛渣提钛的利用主要有制取钛合金、酸处理、碱处理或高温碳化-低温氯化处理高钛渣以及利用选择性分离技术提取钛富集相。重点对高钛渣中富集相为钙钛矿相、金红石相和黑钛石相的结晶行为研究进展进行了介绍。含钛相从熔渣中有效地富集、分离并实现工业化生产,是高钛渣提钛利用研究的重点和方向。有效地提取高钛渣中分散的钛元素,对钛渣的综合利用具有重要的经济价值和实际意义。     

改性高钛高炉渣的浮选性能

以攀钢高炉渣为原料,采用“选择性分离与长大”的方法使高炉渣中的钛富集于钙钛矿中,然后在常温25℃,pH值9.3下,研究捕收剂油酸、捕收剂A与抑制剂水玻璃、CMC的用量对改性高炉渣中钙钛矿浮选性能的影响.实验结果表明:捕收剂油酸和捕收剂A都能用于改性渣的浮选,但是捕收剂A浮选性能更佳;抑制剂水玻璃和CMC都能抑制脉石,但是水玻璃也抑制钙钛矿浮选,所以CMC更适用于改性高炉渣的浮选.本实验优化出最佳浮选工艺,即为捕收剂A用量600 g/t,CMC用量为1 500 g/t时,浮选效果最为理想.此选冶结合的绿色分离技术适宜于攀钢含钛高炉渣的综合处理.     

超重力对Pb-Sn合金偏析行为的影响

以Pb-Sn合金为例,利用离心旋转加热炉研究了超重力对金属凝固组织偏析行为的影响。结果表明,在超重力条件下,不同比例Pb-Sn合金凝固组织均出现分层现象,其中密度较小的富锡相富集在试样上部,而密度较大的富铅相则沉降在试样底部,中间为共晶组织,而且随着重力系数的增加这种分层现象也愈加明显。在存在密度差的情况下,超重力可以实现Pb-Sn合金中不同组织的偏析和分层。     

攀钢高炉渣综合利用产业化研究进展及前景分析

回顾了攀钢高炉渣综合利用多年来的攻关工作,介绍了高钛型高炉渣“高温碳化—低温氯化”制取四氯化钛工艺的实验室和产业化技术研究进展情况.目前,采用“高温碳化—低温氯化”工艺建成的10 kt/a四氯化钛生产线已具备连续生产的能力,其中,高温碳化中试线稳定试验和试生产期间高炉渣中二氧化钛的平均碳化率为88.20％,低温氯化中试线碳化渣中碳化钛的平均氯化率为85.35％,“高温碳化—低温氯化”全流程工艺高炉渣提钛总回收率达到75.45％.试验结果表明,该工艺技术可行,经济和社会效益显著,具有良好的产业化前景.     

世界性难题“高炉渣提钛”攀钢成功破解

近日,攀钢高炉渣高温碳化生产2．6万吨／年碳化渣中试线工程在攀钢巴关河渣场工地开工,这标志着攀钢在冲刺高炉渣提钛世界性难题上跨出了坚实的一步。同时,该项目也是攀钢实现资源、环保、效益全面协调发展的一次重大实践。     

高钛高炉渣利用研究现状

讨论攀枝花高钛高炉渣各种利用技术方案的优缺点。提出了绿色、高值综合利用高钛高炉渣的四个原则。并指出高温选择性碳化—磁选—低温加氧选择性氯化、等离子熔融还原提钛、熔体控制冷却过程中离心超重力富集是今后高钛高炉渣综合利用工业化发展的主要方向。固体透氧膜熔盐电解、冶金改性选矿分离技术还需解决提高钛的回收率、降低能耗、解决设备大型化等相关问题后方能走向实用化、工业化。     

高钛渣提取碳氮化钛的研究

在热力学分析基础上,以攀钢高钛渣为基准配制的TiO2-CaO-SiO2-Sl2O3-MgO五元合成高钛渣为主要原料,采用碳热还原法制取碳氮化钛.确定了碳化处理过程中不同气氛(氩气,氮气)下的产物,采用X-射线衍射仪和扫描电镜研究了产物的相组成和显微结构,证实了在氩气气氛下,产物主要为TiC;在氮气气氛下,产物主要为Ti(C,N);氩气气氛下碳化钛的粒度比同一实验条件氮气气氛下碳氮化钛的粒度要小2～4μm.     

攀钢研究院成功攻克细粒级钛精矿高效成型难题

正攀钢钛冶炼厂酸渣生产中,存在着钛精矿原料转运、加料过程粉尘大,造成产品收率受损等制约性问题。攀钢研究院资源与环境研究所根据钛精矿亲水性差、极难成型的特性,采用自主开发的高效有机粘接剂,进行了探索试验和放大试验研究。结果表明,在确保钛精矿不受任何杂质污染的前提下,无需采用压球工艺,即可实现包括20矿在内的细粒级钛     

攀钢高炉渣提钛技术进展

全面回顾了从攀钢高炉渣中提钛的各项技术研究,从技术、经济、环保、市场等方面进行了对比分析,指出碳化钛或碳氮化钛是最适合从攀钢高炉渣中分离钛的物质,并对提钛必须兼顾二次废渣的综合利用给予了高度重视。