焙烧钛渣的反应动力学研究

研究了钠化钛渣加碱焙烧过程的反应动力学、焙烧反应控制步骤,探讨了反应温度、碱渣质量比、钛渣粒度对TiO_2提取率的影响。试验结果表明:在适宜条件下,TiO_2提取率为92%,烧渣TiO_2品位达98.68%;钛渣焙烧优化工艺条件为焙烧温度900℃,碱渣质量比4∶6,钛渣粒度-200目,焙烧时间60min;扩散与化学反应的混合控制作用是影响钛渣焙烧效果的最主要因素,焙烧反应符合收缩未反应核模型,表观活化能为57.39kJ/mol,焙烧动力学方程可描述为1+2(1-x)-3(1-x)~(2/3)=3.532 3exp(-57 390/(RT))·t。     

钠化焙烧钛渣的酸浸动力学研究

研究了钠化焙烧—酸浸工艺制备高钛渣过程中酸浸动力学、酸浸溶出规律和溶出反应的控制步骤,探讨了反应温度、盐酸浓度、搅拌速度对钛转化率的影响。结果表明,在下述最优工艺条件下,钛转化率达93%,TiO2品位达98.68%:搅拌速度400r/min、液固比10∶1、酸浓度20%、110℃酸浸90min。钛渣焙烧产物酸浸过程受固体产物层的内扩散控制,钛渣酸浸过程符合收缩未反应核模型,表观活化能为11.37kJ/mol,浸出钛渣动力学方程为1+2(1-x)-3(1-x)~(2/3)=0.244exp[-11370/(RT)]t。     

碱浸提钛渣提硅实验过程及其动力学研究

硫酸氢铵焙烧高钛渣提钛后的滤渣中存在大量的硅,对苛刻碱浸渣提硅实验过程中各参数的影响进行系统的研究。结果表明:在反应温度220℃,苛性碱与浸出渣质量比为3.5∶1,液固比5.5∶1,反应时间50 min,搅拌速度400 r/min的实验条件下,SiO_2提取率可达78.4%。碱浸过程动力学分析表明此反应过程受内扩散控制,反应的表观活化能为24.047 kJ/mol,动力学方程为:1+2(1-x)-3(1-x)~(2/3)=2.415exp[-24 047/(RT)]·t。     

废旧稀土荧光粉与氢氧化钠焙烧反应动力学

研究了废旧稀土荧光粉与氢氧化钠焙烧过程动力学,考察焙烧温度和氢氧化钠用量对反应速率的影响,并建立了反应动力学模型。结果表明,焙烧反应的动力学过程符合收缩核反应模型,表观活化能为77.512kJ/mol,化学反应速率对整个反应过程的影响最显著,焙烧反应的动力学方程为:1-(1-x)~(1/3)=0.4181×exp[-77512/(RT)]t。     

铁矾渣热分解行为及焙烧脱硫机理研究

采用TG-DSC和高温原位XRD分析方法对铁矾渣热分解过程进行研究,并通过电阻炉对铁矾渣进行焙烧脱硫预处理。结果表明,铁矾渣热分解过程主要存在两个分解反应,分别是NaFe_3(SO_4)_2(OH)_6和Fe_2(SO_4)_3的分解,800℃后的焙烧产物主要是ZnO·Fe_2O_3和Fe_2O_3;采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法计算出铁矾渣在350~450℃和630~800℃范围内两个分解反应的表观活化能分别为150、170kJ/mol,两个反应均受界面化学反应控制,反应的机理函数G(α)分别为1-(1-α)~(1/3)和1-(1-α)~(1/2)。焙烧脱硫结果表明,在中性气氛、温度1 300℃、焙烧时间20min、气体流量0.4m~3/h的条件下,铁矾渣脱硫率为98.57%,焙烧脱硫后,铁矾渣中的黄钠铁矾转化为ZnO·Fe_2O_3和Fe_2O_3,重金属离子得到固化,有害元素得到有效脱除。     

中浸渣铁的浸出过程动力学

研究中浸渣铁在热酸浸出中的浸出过程动力学,考察了搅拌转速、反应温度、初始H_2SO_4浓度、矿物粒度和Fe~(3+)离子浓度对铁浸出速率的影响。结果表明:该浸出反应的动力学方程符合收缩核模型。依据反应温度、矿物粒度等多个影响因素研究发现中浸渣热酸浸出过程受化学反应控制。浸出反应的表观活化能为45.657×10~3J/mol,浸出剂硫酸与Fe~(3+)离子浓度对反应的表观反应级数分别为1.09446和-0.07317。中浸渣热酸浸出的宏观动力学方程为:1-(1-α)~(1/3)=0.4442[H~+]~(1.09)[Fe~(3+)]~(-0.07)d_0~(-1)exp(-45657/RT)t。     

稀土矿硫酸铵焙烧法提取稀土

探究了稀土精矿和稀土尾矿硫酸铵焙烧水浸稀土工艺。研究发现,氟碳铈矿预活化焙烧处理后与硫酸铵混合焙烧,稀土矿物转变为可溶性硫酸稀土盐,预活化焙烧处理有助于提高硫酸铵焙烧过程中稀土矿物向硫酸盐的转变,进而提高稀土浸出率,稀土浸出率最大达到90%。稀土尾矿煤基还原焙烧-磁选铁富集稀土,该过程不仅得到了铁精矿和富稀土渣,尾矿中氟碳铈矿得到活化分解有利于硫酸铵焙烧过程中的物相转变。针对选铁后的富稀土渣分别考虑了硫酸铵配比、焙烧温度和焙烧时间对稀土浸出率的影响。得出富稀土渣最佳硫酸铵焙烧条件:硫酸铵配比为4∶1,焙烧温度350℃,焙烧时间45 min,80℃热水浴浸出时间2 h,浸出液液固比10 m L·g-1,La、Ce、Nd最高浸出率分别为82.83%,76.53%,77.14%。     

钒渣单复焙烧影响因素及热动力学研究

在钙化焙烧提钒新工艺中,对比研究了钒渣单复焙烧的影响因素、热力学及动力学。结果表明:单复焙烧熟料形貌差异较大,单焙烧熟料成块成球,复焙烧熟料疏松;熟料循环焙烧时循环比为0.50时转化率为90%以上;尾渣复焙烧转化率为16.20%,熟料单焙烧转化率为82.38%,说明单焙烧不完全,采用尾渣与熟料混合循环的复焙烧可以显著提高转化率,尾渣循环比R_2/R_1为0.67时转化率为89.55%;单焙烧钙钒比为0.6～0.8,复焙烧具有较低的钙钒比为0.40且可以再次利用单焙烧剩余钙量;单复焙烧4 h转化率分别约为85%、88%～92%;复焙烧温度较单焙烧温度低约30℃,低温下转化率高5.54～7.18个百分点;单复焙烧在870℃时化学反应平衡常数K分别为35.17、132.44;ΔG分别为-33.84 kJ/mol、-46.48 kJ/mol;ΔS分别为-0.220 9 kJ/mol、-0.198 1 kJ/mol;ΔH分别为216.88 kJ/mol、183.92 kJ/mol;钒渣单复焙烧反应受零级化学反应控制,反应活化能E分别为37.36 kJ/mol、30.65 kJ/mol;指前因子A分别为7.32×10~(13) min~(-1)、3.11×10~(13) min~(-1)。     

焦炭还原焙烧锰矿制备硫酸锰及其机理

以非洲进口锰矿为原料,焦炭为还原剂,进行还原焙烧、硫酸浸出制备硫酸锰溶液。探究焦炭配比、焙烧温度、焙烧时间对锰还原效果的影响,确定最佳工艺参数,并对焙烧反应体系进行热力学分析及对浸出过程进行动力学分析。结果表明,最佳的焙烧条件为：焦炭配比15%、800℃焙烧60 min,锰的还原率达到97.84%。焙烧体系反应都是自发进行的,表观活化能为22.458 6 kJ/mol,且浸出过程受内扩散控制,动力学方程为：1-2x/3-(1-x)^2/3=8.48exp(-22458.6/RT)×t。     

攀枝花电炉钛渣氧化-还原焙烧热力学分析

对攀枝花电炉钛渣氧化-还原焙烧的热力学进行了计算与分析,在此基础上,采用X-射线衍射技术测定了攀钢电炉钛渣在不同焙烧温度下氧化焙烧产物的物相组成,结果表明,钛渣氧化焙烧过程中主要发生低价钛和低价铁的氧化反应,生成金红石和M_3O_5固溶体。钛渣氧化焙烧产物还原热力学分析表明,对氧化焙烧产物进行还原可使其中的三价铁矿物还原为二价铁矿物。     

硫酸渣体系中氧化铅的氯化焙烧动力学研究

在1 025~1 175℃模拟硫酸渣的氯化焙烧过程,考察了氧化铅的氯化焙烧动力学行为。结果表明,在硫酸渣体系中,氧化铅的氯化反应受扩散控制,表观活化能为14.19kJ/mol。     

高钛铝土矿高压水化条件下Al_2O_3溶出动力学研究

采用高压水化法处理高钛型铝土矿,从动力学角度来分析溶出过程。经过对试验结果计算、拟合作图,得出铝矿物溶出表观活化能为23.431kJ/mol,溶出过程控速环节为内扩散,表观速率常数k_g=0.6381exp(-23421/RT)。高压水化法溶出高钛铝土矿过程中铝矿物的溶出动力学方程为:1-2/3X-(1-X)~(2/3)=0.638 1 C_(NaOH)~(3.285 87)r~(0.585 31) e~(-23 421/RT)t     

高碱度脉石低品位氧化铜矿氧化氨浸动力学

研究了高钙镁碱性脉石的低品位氧化铜矿在氨-硫酸铵溶液中的氧化氨浸过程,考察了搅拌速度、温度、液固体积质量比、矿石粒度和氨、硫酸铵、过硫酸铵浓度等因素对浸出的影响,分析了氧化浸出过程动力学。结果表明:该矿石氨浸过程符合界面传质和固体残留膜层(或产物层)扩散的混合控制模型,其表观活化能为12.32kJ/mol,半经验动力学方程为1/3ln(1-x)+(1-x)-1/3-1=1.89×10-2·c0.25(氨水)·r0.355·c0.175(过硫酸铵)·c0.258(硫酸铵)·d0-0.154·e(-1 506.78/T)t;提高浸出剂浓度和温度,可加速铜的浸出速度,提高浸出率。     

高钛渣氧化焙烧热力学分析

通过高钛渣高温氧化焙烧试验,研究焙烧前后物相结构转变与化学组成变化,并对高温氧化焙烧过程中高钛渣各组分的化学行为进行热力学讨论。结果表明:在1 000℃条件下氧化焙烧,黑钛石相与锐钛矿大部分发生晶型结构变化,转变为金红石型TiO2。探索高钛渣氧化焙烧的热力学规律,为火法处理高钛渣提供理论依据,对于改造传统处理高钛渣工艺具有重要的意义。     

改性对高钛渣物相组成的影响研究

以CaO,NaNO3为添加剂,研究了添加剂配比和焙烧温度对高钛渣物相组成的影响。焙烧实验结果说明,改性焙烧使高钛渣中的TiO2转变为钛酸钙,且焙烧温度越高,CaO添加剂配比越大,相转变越完全。高钛渣改性的适宜条件：高钛渣与CaO,NaNO3的配比为10：8：3;焙烧温度为1200～1300℃;焙烧时间为120min。对改性后的高钛渣进行了初步的酸解浸出实验,在焙烧温度1200℃、焙烧时间120min、高钛渣与CaO,NaNO3的配比为10：8：3时,浸出率可达到96．23％。     

焙烧条件对高钙镁钛渣生产UGS渣的影响

以云南武定钛铁矿经电炉熔炼的高钙镁钛渣为研究对象,其中TiO_2含量75.88%,钙镁含量2.88%。对钛渣的焙烧条件作相应的基础理论及应用研究。结果显示,最佳的焙烧条件为920℃,焙烧3.0 h,Na_2CO_3/钛渣量为1.1,具有最高的TiO_2回收率,达到96.66%。     

高钛渣制备人造金红石工艺研究

对高钛渣进行了化学分析和XRD分析,通过一系列工艺流程的试验探索,得到了以高钛渣为原料制备人造金红石TiO2-1的工艺。研究表明,加压浸出、强化焙烧—浸出工艺制备出的人造金红石TiO2品位大于92%,满足YS/T299-2010规定TiO2-1的要求,可为氯化钛白工艺提供优质的人造金红石原料。而直接浸出、还原焙烧—浸出、氧化焙烧—浸出难以满足其要求。     

NH_4Cl-NH_3-H_2O体系浸出黄铁矿烧渣中铜的动力学

采用NH4Cl-NH3-H2O体系研究了从黄铁矿烧渣中回收有价金属,并研究了铜的浸出动力学。在液固体积质量比20mL∶1g、添加10%次氯酸钙作为氧化剂条件下,考察了搅拌速度、氨浓度、黄铁矿烧渣粒度及反应温度对烧渣中铜浸出速率的影响。理论分析结果表明:黄铁矿烧渣中铜的浸出过程符合块矿浸出的反应区域模型,其宏观动力学方程为1-2/3α-(1-α)2/3=4.34×10-5c0.39d0-2exp(-14300/RT),反应的表观活化能为14.3kJ/mol,反应受灰分层内扩散控制。     

高钛焊丝钢CaO-Al2O3基专用保护渣熔化特性分析

高钛焊丝钢连铸过程中结晶器内钢渣界面反应严重,首先对存在严重钢渣界面反应现象的A钢种进行了凝固特性分析。设计一种低反应性的高钛焊丝钢专用的CaO-Al₂O₃渣系保护渣。通过相图计算保护渣的基础组分w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.0,Na₂O质量分数为8%,MgO质量分数为3%,CaF₂质量分数为4%~6%,B₂O₃质量分数为4%~10%,SiO₂质量分数为4%~12%,TC质量分数为8%~10%。利用熔点熔速测定仪和旋转黏度计等设备重点研究了保护渣的熔化特性。得出适宜组分的CaO-Al₂O₃基高钛焊丝钢专用保护渣,熔点为1 037~1 129 ℃,熔速为64~79 s,黏度(1 300 ℃)为0.325~0.554 Pa·s。     

废SCR脱硝催化剂钒、钛、钨选择性分离研究

分别采用NaOH、HCl浸出废SCR催化剂,碳酸钠焙烧-水浸废SCR催化剂选择性分离钛。试验表明:碳酸钠焙烧-水浸废催化剂可实现钛与钒、钨高效分离。较优工艺条件:焙烧温度850℃,焙烧时间3 h,碳酸钠与废催化剂质量比为1.3,浸出温度95℃,浸出时间1 h,搅拌速度500 r/min。V、As、W的浸出率分别为52.26%,98.24%和99.9%。采用硫酸浸出废SCR催化剂钠化焙烧渣实现高效提取钛。工艺条件:上述较优条件焙烧渣,40%硫酸,液固比4∶1,浸出温度90℃,浸出时间3 h,搅拌速度500 r/min。钛的浸出率为93.4%。采用自生晶种水解法制备偏钛酸,钛水解率为94.05%,偏钛酸纯度为94.07%。