热处理条件对含钛高炉渣中钙钛矿相析出行为的影响

为了实现攀钢含钛高炉渣中钛组分的有效回收,研究了将钙钛矿作为钛的富集相时,不同热处理条件对钙钛矿相选择性析出行为的影响。通过分析化学组分及矿物组成特点,结合相图理论,采用选择性析出技术,探索了Fe_2O_3加入量、结晶温度、结晶时间及降温速度对钙钛矿富集效果的影响。试验结果表明,原渣加入2.54%CaO为调整剂,经1 025℃预氧化30 min后,再与1%的Fe_2O_3混匀,在1 470℃下熔融60 min,然后以0.5℃/min降温速率降至1 320℃并恒温90 min,最终所获得的改性渣中钙钛矿结晶量为30.62%、晶粒大小为63.17μm,实现了含钛高炉渣中TiO_2的有效富集,为钙钛矿与钛辉石的浮选分离创造了条件。     

高钛高炉渣中钙钛矿相的析出行为

为促进高钛高炉渣中钙钛矿相选择性析出，满足选矿分离的要求，分别在恒温和连续冷却过程中研究了钙钛矿相的析出行为。实验结果表明，钙钛矿相析出的适宜温度区间为１４００～１３００℃，熔渣在此温度范围内缓慢冷却（冷却速度０．５℃／ｍｉｎ），可有效促进钙钛矿相析出并使其枝晶产生粗化，结晶量达２４．８９％，晶粒度达４８．２７μｍ。此外，通过钙钛矿晶体形貌的变化，探讨了枝晶粗化机理，认为晶体产生缩颈重熔促进了枝晶粗化。     

添加剂对含钛高炉渣黏度及钙钛矿相析出行为的影响

针对承钢含钛高炉渣黏度大、渣铁分离较差、硬度较高难磨等问题,开展了降低炉渣黏度和硬度的研究。结果表明:随着CaF2添加量的增加,炉渣黏度由1.632 Pa·s降到0.880 Pa·s;随着除尘灰添加量的增加,炉渣黏度先由1.632 Pa·s降到1.104 Pa·s,再由1.104 Pa·s升到1.296 Pa·s;随着煤粉灰添加量的增加,炉渣黏度先由1.632 Pa·s降到1.024 Pa·s,再由1.024 Pa·s升到1.664 Pa·s;含钛高炉渣水冷、急冷、缓冷三种冷却方式中,随着冷却速度的变慢,钙钛矿析出量成增加趋势;含钛高炉渣水冷状态下,原渣和添加2%煤粉灰,钙钛矿析出区域较少,添加CaF_2的炉渣钙钛矿析出区域较大;含钛高炉渣急冷状态下,随着CaF_2添加量增加,钙钛矿析出量呈现变多长大趋势,相反添加2%煤粉灰,钙钛矿析出量反而减少;含钛高炉渣缓冷状态下,随着CaF_2添加量增加,钙钛矿析出量呈现变多长大趋势,相反添加2%煤粉灰,较原渣而言钙钛矿析出量无明显变化。     

含钛高炉渣中CaO和MnO对钙钛矿结晶的影响

含钛高炉渣中钛组分弥散分布于多种矿物相中,很难直接用选矿方法分离,在高炉渣中加入ＣａＯ和ＭｎＯ可使钛富集于充分结晶长大的钙钛矿相中,为选矿分离创造必要条件,作借助多视场图像分析及粘度测定研究了ＣａＯ、ＭｎＯ对钙钛矿相结晶的影响。实验结果表明：ＣａＯ加入量对钙钛矿结晶及晶体生长有双重影响。加入适量ＣａＯ,有利于钙钛矿相结晶量的增加,但ＣａＯ加入量过多,使熔渣粘度及熔化性温度显提高,反而抑制钙钛矿     

添加剂对含钛高炉渣黏度的影响

根据承钢高炉冶炼条件,以现场含钛高炉渣为基准,利用熔体物性测定仪研究CaF2、MnO、MgO、Li2O和Cr2O3添加到终渣后对炉渣熔化性能的影响。结果表明这5种添加剂均对炉渣有稀释作用,并且CaF2在0.5%~1.0%,MnO在1.0%,MgO在3%,Li2O在1.0%,Cr2O3在0.5%时分别达到最好的稀释效果。通过对比得到加入合适量添加剂后炉渣TS由低到高的顺序为:氧化锂、氟化钙、氧化镁、氧化铬、氧化锰。     

含钛高炉渣中钛组分的绿色分离技术

介绍了从含钛高炉渣中回收钛的绿色分离技术.该技术包括三个连续的单元操作过程：（1）促使渣中分散于各矿物相的钛组分选择性转移并富集于设计的矿物相-钙钛矿,实现“选择性富集”;（2）促进熔渣中富集相-钙钛矿的“选择性析出与长大”;（3）改性渣经选矿分离处理,完成“富集相-钙钛矿”的“选择性分离”.该技术特点是清洁,低成本和处理能力大.     

含钛高炉渣中钛组分最佳富集相的选择

由于含钛高炉渣中钛的分散分布(钙钛矿、镁铝尖晶石、攀钛透辉石、富钛透辉石和Ti(C,N)),使钛的回收利用变得困难.基于"选择性析出技术",研究含钛高炉渣中钛的选择性富集.该技术的第一步是渣中钛富集相的选择,经过对渣中钛可能生成矿物相的计算和对比分析后,确定渣中钙钛矿相是钛选择性富集的最佳矿物相.     

改性含钛高炉渣中钙钛矿浮选分离工艺研究

为了实现攀钢含钛高炉渣中钛组分的有效回收,对其进行了化学组分的调整和高温选择性析出处理,在此基础上,进行了改性渣中主要矿物的浮选、人工混合矿浮选、改性渣浮选等研究。结果表明,辛基异羟肟酸(OHA)对三种矿物表现出一定的捕收能力和选择性;捕收剂与抑制剂用量对浮选效果未有明显效果,且耗酸量较大;通过SEM和EDX分析表明,各矿物表面被针状硫酸钙覆盖导致捕收剂与抑制剂对矿物的作用效果减弱,因此需要寻求较为有效的表面处理剂对改性渣处理后再进行浮选分离。     

添加剂对铜渣改性过程中磁铁矿相析出与长大的影响

采用高温氧化改性的方法富集含铜熔渣中的铁。研究了添加剂种类对磁铁矿相析出与长大的影响,结合相图考察了添加剂作用下磁铁矿相结晶量、晶粒度及晶体形貌的变化,并初步探讨了添加剂的作用机理。结果表明,添加2%～5%的CaO量有利于磁铁矿相的析出;添加1%～3%的CaF2对磁铁矿相的析出与长大、粗化有一定的促进作用;新型复合添加剂既降低了熔渣的黏度和熔化性温度,也提高了熔渣的碱性,对磁铁矿相析出、长大的作用显著;磁铁矿相体积分数达到41.5%～42.4%,晶粒呈粗大等轴晶,晶粒尺寸50.2～55.6μm,有利于改性渣中磁铁矿的选矿分离。     

含钛高炉渣中钙钛矿转化为假板钛矿的研究

对钙钛矿(CaTiO_3)硫酸化分解,使钛组分转化为假板钛矿(Fe_2TiO_5)的反应体系进行分析,结果表明,采用在CaTiO_3/Fe SO4体系中通入SO_2+O_2混合气体的方法可以将钛组分一步转化为假板钛矿。基于此,考察了反应温度、配料比、气相中SO_2浓度以及反应时间等因素对硫酸化转化的影响。研究表明,在反应温度1 473 K、SO_2浓度为25%(体积分数)、反应时间120 min、CaTiO_3/Fe SO_4摩尔比1∶2.1条件下,钙钛矿中92%的钛组分可以转化成为假板钛矿;钙钛矿硫酸化分解机理随温度而变化,在温度为973~1 373 K时,钙钛矿是按照CaTiO_3+SO_2+1/2O_2=Ca SO4+TiO_2进行分解,而在1 473 K时,钙钛矿是按照CaTiO_3+SO_2+1/2O_2+Fe_2O_3=Ca SO4+Fe_2TiO_5进行分解。     

氧化对含钛高炉渣钛组分走向的作用

 改变含钛高炉渣中矿相组成的研究是含钛高炉渣综合利用的关键;通过背散射电子形貌像、X射线能谱分析和X射线物相分析等手段,对氧化前的含钛高炉渣及其氧化改性后的渣样进行分析,表明氧化后渣中含钛相的形貌、成分和相结构等发生变化;钛的赋存状态也发生相应的改变。     

高钛高炉渣在微波场中的加热行为

为在高钛高炉渣中引发微裂纹、有效降低其研磨难度,进行了微波加热高钛高炉渣的实验.在引发裂纹的过程中发现其不仅能被微波场有效加热,且有热失控现象发生.为探讨微波加热高钛高炉渣的机理以及产生热失控现象的原因,对不同种类的合成炉渣进行了微波加热实验.实验表明渣中CaTiO3对有效加热高钛高炉渣起到重要作用.利用Network Analyzer测量了其介电常数.测量结果表明CaTiO3的介电常数远远大于一般材料,定量说明了在微波场中CaTiO3对加热高钛高炉渣的作用.此外,实验测得CaTiO3的介电常数随温度的升高而增大,这种正反馈加热方式正是高钛高炉渣在微波场中发生热失控的主要原因之一.     

Crystallization Behavior of Perovskite in the Synthesized High-Titanium-Bearing Blast Furnace Slag Using Confocal Scanning Laser Microscope

The isothermal phase composition of high-titanium-bearing slag (23 mass pct TiO₂) under an argon atmosphere during cooling process from 1723 K (1450 °C) was calculated by FactSage.6.3 (CRCT-ThermFact Inc., Montréal, Canada). Three main phases, which were perovskite, titania spinel, and clinopyroxene, could form during the cooling process and they precipitated at 1713 K, 1603 K, and 1498 K (1440 °C, 1330 °C, and 1225 °C), respectively. The nonisothermal crystallization process of perovskite in synthesized high-titanium-bearing slag was studied in situ by a confocal scanning laser microscope (CSLM) with cooling rate of 30 K/min. The results showed that the primary phase was perovskite that precipitated at 1703 K (1430 °C). The whole precipitation and growth process of perovskite was obtained, whereas other phases formed as glass under the current experimental conditions. Perovskite grew along a specific growth track and finally appeared with snowflake morphology. The growing kinetics of perovskite formation from molten slag were also mentioned.     

添加剂对含钛高炉渣制备泡沫玻璃性能影响

 以含钛高炉渣为主要原料制备了泡沫玻璃绝热材料,研究了添加剂对泡沫玻璃性能的影响。结果表明：发泡剂选择碳酸钙,随着发泡剂掺量的增加,泡沫玻璃泡孔增大,发泡剂掺量为0.5%～1.5%时能够制得合乎要求的试样;掺加适量的磷酸钠可以对发泡过程起到稳泡的作用,稳泡剂的适宜掺量为5%～7%;以硼砂作为助熔剂,能够降低基础玻璃的软化温度,有利于泡沫玻璃的烧成,硼砂的适宜掺量范围是6%～8%;通过正交试验确定了添加剂的最优掺量为：发泡剂碳酸钙1.5%,稳泡剂磷酸钠6%,助熔剂硼砂6%。添加剂对泡沫玻璃性能的影响程度顺序为发泡剂>稳泡剂>助熔剂。