攀钢含钛高炉渣中钛组分的提取及综合利用进展

自20世纪70年代以来,攀钢炼铁产生了大量的含钛高炉渣,其TiO2含量达20%～29%,目前仍以每年300万吨的速度增加,是我国特有的二次钛资源。长期以来,许多学者和工程技术人员对其中钛的提取及其综合利用进行了大量的探索研究,虽然取得了一些进展,但或由于技术困难、经济效益差,或造成二次污染等原因难以实现工业化利用。这些宝贵资源不仅未得到利用,而且由于大量堆积还严重污染环境。因此,研究含钛高炉渣的综合利用不仅具有极大的经济效益,而且对于循环经济、节约型社会、环境保护和可持续发展具有重大的社会效益。本文总结分析了近年来攀钢含钛高炉渣综合利用研究方面取得的一些进展和存在的主要问题,提出了今后研究的主要方向,不断推动实现攀钢含钛高炉渣的真正利用。     

攀西地区含钛高炉渣中钛的分选研究

以攀西地区含钛高炉渣为原料,通过高温处理使高炉渣中钛组分富集于钙钛矿中,并确定了最佳磨矿时间。以硫酸和氢氧化钠为pH调整剂、水玻璃为抑制剂、辛基羟肟酸为捕收剂、乙二胺四乙酸为络合剂进行单因素浮选试验,得到了优化的工艺条件:矿浆pH为5~6,乙二胺四乙酸用量为2000 g/t,辛基羟肟酸用量为112.5 g/t,水玻璃用量为600 g/t。采用1粗3精2扫的开路浮选流程进行试验,获得了TiO 2品位为42.38%、TiO 2回收率为23.99%的钛精矿指标,精矿TiO 2品位较高炉渣原渣TiO 2品位提高了1倍。     

硫酸铵熔融反应法从含钛高炉渣中回收钛

以承钢含钛高炉渣、(NH₄)₂SO₄和KHSO₄为主要原料,通过熔融反应法使其中的钛转化为易溶于水的形式,达到回收钛的目的。考察了(NH₄)₂SO₄加入量、KHSO₄加入量、加热温度和保温时间对钛回收率的影响。实验结果表明,反应温度和保温时间对钛回收率的影响较大。回收钛的最适条件为：含钛高炉渣与(NH₄)₂SO₄的质量比为1∶6,反应温度为350℃,保温时间为27 min,在此条件下钛的回收率为91.7%,硫酸铵中氮的挥发损失率为81.5%。回收钛后所得残渣主要含有大量硫酸钙、二氧化硅和少量钙钛矿、钙铝黄长石。     

聚合物乳液改性含钛高炉渣免烧砖

用聚苯乙烯乳液、聚乙酸乙烯酯乳液和苯丙乳液等改性含钛高炉渣浆分别得到免烧免蒸砖试样. 考察了影响试样性能的主要因素和改性机理. 结果表明,聚乙酸乙烯酯乳液改性渣浆试样性能较好,苯丙乳液改性效果最好. 当含钛高炉渣为72%(w,下同)、苯丙乳液为10%、添加剂为18%、成型压力为30 MPa、养护时间为7 d时,渣浆试样的抗压强度和抗折强度分别达到37.7和13.9 MPa. 机理探索表明,苯丙乳液中酸根离子与渣浆中金属离子交联生成了金属络合物.     

含钛和稀土高炉渣光催化降解活性艳红X-3B

实验制备了含钛高炉渣／稀土渣复合光催化剂，负载于玻璃表面，通过对水溶液中活性艳红X-3B的降解实验，研究了含钛高炉渣／稀土渣复合光催化剂的光催化效果，评价了含钛高炉渣／稀土渣复合光催化剂性能与溶液的pH值、不同光源、空气流量及热处理温度的影响关系，并与纯TiO2光催化剂进行了对比实验。结果表明：经600℃处理的催化剂具有最好的光催化性，酸性条件、适当空气通人量、提高紫外光强度均有助于染料的降解。     

含钛高炉渣制备二氧化钛晶须的研究

以承德钢铁公司含钛高炉渣以及石英、硼酸、硼砂为主要原料,将配料组成选择在Na₂O-CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂-TiO₂系的分相区域,其中炉渣质量分数为50%~72%。将混合均匀的配料在1 250 ℃高温厢式电阻炉中熔融制得玻璃样品,对玻璃样品在700~900 ℃进行热处理制备二氧化钛晶须。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）对样品进行物相和形貌分析,结果表明：热处理温度为850 ℃时析出直径为0.5~1 μm、长径比大于50的钛酸钙（CaTiO₃）晶须。样品组成中氧化钠的含量对钛酸钙晶须的生成影响较大,氧化钠的引入导致［BO₃］向［BO₄］转变,促进系统分相,使分相界面增多,提供了有利的成核位,促进了晶须的生长。样品的光催化效率最高可达58%。     

自然冷却含钛高炉渣中钛的提取与分离

对自然冷却含钛高炉渣中钛的提取与分离进行了研究,提出了钛的两段富集路线,即先用盐酸浸出含钛高炉渣,初步分离钛、硅与其他可溶性杂质;所得酸浸渣再作高温热处理结晶分离硅与钛. 研究结果表明,盐酸浸出可获得含TiO2约33%, SiO2约36%的一次浸渣,TiO2主要来自钛液水解生成的偏钛酸(H2TiO3)与原渣中未反应的钙钛矿(CaTiO3). 热处理过程中偏钛酸中的TiO2被还原为Ti3O5并从熔体中结晶析出,Ti3O5含量约85%,平均粒径为20 mm. 添加少量锐钛型TiO2可使Ti3O5的晶体尺寸增大,平均粒径达36 mm,因此可以通过重选的方法分离Ti3O5相与富含硅物相. 计算出钛的理论收率约为39%.     

含钛高炉渣催化剂光催化降解亚甲基蓝

实验制备了含钛高炉渣光催化剂,负载于玻璃表面,通过对水溶液中染料亚甲基蓝的降解实验,研究了含钛高炉渣的光催化效果,评价了含钛高炉渣光催化剂与热处理温度、溶液的pH值、不同光源、空气流量的影响关系. 结果表明,经处理的含钛高炉渣催化剂具有光催化性,经600oC处理的催化剂的光催化性最好,适当的pH值与空气通入量、提高紫外光强度及缩短光源的波长均有助于染料的降解.     

高炉渣制取高钛渣的新工艺研究

结合攀枝花钢铁公司炼铁高炉渣的情况以及我国钛白粉工业的现状,我们制定了采用液相法硫酸浸取高炉渣中的TiO2、水解浓缩为高钛渣,且综合利用铝及酸废液循环操作的基本工艺方案,并初步探讨了微波对钛液水解的影响.     

水淬含钛高炉渣二段酸解工艺

对水淬含钛高炉渣的酸解行为进行了研究. 浸出分为两个阶段,前期浸出迅速而后期浸出缓慢. 研究表明,前期主要是包含钛、铝和镁等成分的非晶态物料的溶出,而后期则是被难溶物种包裹的小晶粒钛酸钙的溶出. 因此,设计了一个分段浸出方案. 采用20%硫酸初浸,Al几乎全部浸出,而Mg和Ti的浸出率分别为64%和46%. 对初浸渣进行了强化浸出,发现边磨边浸出可显著提高钛的浸出率. 经两段浸出后,高炉渣中钛的总浸出率达到94%以上.     

石膏-矿渣胶凝材料的碱性激发作用

采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析-热重分析表征了碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物.研究表明:添加质量分数为0.5%的碱性激发剂时,石膏-矿渣胶凝材料的各项强度和耐水性能最好.碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物主要为二水石膏(CaSO4·2H2O)、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)以及少量的钙矾石(ettringite,AFt)和莱粒硅钙石[Ca5(SiO4)2(OH)2].C-S-H凝胶含量越高,材料的强度越高、耐水性能越好.     

高炉矿渣粉的粒度分布对其性能的影响

为了探索矿渣粉掺合料性能优化的途径。选用Rosin—Rammler—Bennett方程作为粒度分布模型,对立磨制备的矿渣粉,用分级组合的手段,配制出22种具有不同特征粒径De=(8-20)μm和不同均匀性系数n=0．9～1．4的矿渣粉体。在掺与未掺高效减水剂两种情况下,进行了矿渣活性指数(胶砂强度)和胶砂流动度的测定,并分别绘制了以矿渣粉的De和n为平面的胶砂流动度和强度等高线图。研究发现不掺减水剂时,矿渣粉的团聚对胶砂流动度和硬化体强度有很大的负面影响。掺加高效减水剂后,胶砂强度主要取决于2个因素：一是矿渣粉的比表面积;二是矿渣粉与硅酸盐水泥在粒度特征值n和De的差异大小。     

干渣对水体中磷素的吸附作用

通过干渣对磷素等温吸附实验,考察了接触时间、粒径、DH值、铵盐、硝酸盐和阴离子表面活性剂六种因素对干渣吸附磷素的影响。结果表明,Langmuir等温吸附方程比Freundlich方程能更好地描述干渣的磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量为769mg／kg。随着接触时间的延长,干渣对磷素的吸附量逐渐增大,24h后,对溶液中磷素的去除率达74％。DH值〉9时,干渣对磷素的吸附作用迅速增强。铵盐和阴离子表面活性剂的存在,使干渣的磷素吸附量显著降低,而硝酸盐的存在则提高了干渣对磷素吸附量。     

单氟磷酸钠对天然碳化高炉矿渣砂浆的影响(英文)

研究了10%的单氟磷酸钠溶液作为表面处理剂对碳化高炉矿渣水泥砂浆耐久性的影响。砂浆养护10d后或暴露在自然环境中1a后,进行表面处理,这2种处理方式分别称为前处理与后处理。通常情况下,砂浆在碳化侵蚀后其微观结构被严重破坏。处理后的砂浆经碳化后的微观结构大为改观。试验结果表明:处理后的碳化高炉矿渣水泥砂浆的抗冻融循环能力得到了很大提高。     

粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响

研究了粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响。结果表明：粉煤灰和磨细矿渣的复合掺入能显著提高高强轻骨料混凝土的强度、抗渗及抗冻性能。在不掺入引气剂的情况下,轻骨料混凝土的抗冻性达F200以上。轻骨料混凝土的扫描电镜照片表明：粉煤灰和磨细矿渣的综合效应,使火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,轻骨料与水泥石的界面过渡区得到强化,混凝土结构更加密实,其抗渗、抗冻性能得到进一步提高。     

Antibacterial Properties of V-doped Titanium-bearing Blast Furnace Slag Prepared at Different Calcination Temperatures

Perovskite-type V-doped titanium-bearing blast furnace slag (VTBBFS) photocatalyst was prepared by high-temperature solid phase method.The influence of calcination temperature on the photocatalytic and antibacterial properties of VTBBFS was studied in details.Its composition and microstructure were evaluated by X-ray diffractometer,ultraviolet-visible absorption spectrometer,Fourier transform infrared spectrometer and scanning electron microscope.The antibacterial properties of VTBBFS to Candida albicans were investigated by flask oscillation method.The results showed that the optical absorption and antibacterial properties of VTBBFS were the best with 10%(ω) doping of vanadium,prepared at 800℃ for 2 h,and its sterilization rate was close to 100% to Candida albicans (ATCC10231).The minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations were 25 and 50 mg/mL.When the concentration was 0.2 μg/mL,the catalyst had the least toxic toxicity.     

矿渣水泥水化动力学的研究

应用恒温导热量热仪对矿渣水泥和波特兰水泥的水化动力学进行了研究。实验结果表明,水泥水化在不同反应阶段具有不同的反应机理,所适用的动力学公式及动力学参数亦不同。加速期由自动催化(auto catalytic)反应控制,减速期由化学反应和扩散过程双重控制,衰减期由扩散过程控制。矿渣水泥对温度的敏感性高于波特兰水泥,原因是矿渣玻璃相具有较高的表观活化能。提高温度(热激发)对矿渣水泥的水化更为有利。在研究中采用两种活性不同的矿渣,它们的活性之差别可以从水化动力学参数K、E与N(与反应机理有关的常数)反映出来。     

高炉炭砖性能与原料的选择

对不同煅烧温度下不同原料配比的实验结果进行了分析，得出：山西阳泉四矿无烟煤、云南昭通小发路煤矿无烟煤不宜作炭砖原料；太西洗煤厂精洗煤是高炉炭砖的优质原料；贵州织金煤矿无烟煤如果煅烧条件适宜，也可作高炉炭砖的优质原料；提高骨料的石墨化度或提高原煤的煅烧温度，是提高高炉炭砖导热系数的有效途径。     

炼磷高炉单元模拟

本文是高炉炼磷过程模拟工作的一部分,它着重讨论了高炉单元模块的各种操作参数,如:热风温度、富氧度、喷吹天然气量、水蒸汽量、煤粉量、火焰温度等相互之间的关系以及它们变化时引起的过程变化,可代替许多局部试验,为高炉炼磷的扩大试验带来效益。     

高炉煤气在A型分子筛上的吸附热

从高炉煤气中的主要成分N2,CO和H2O在A型分子筛上的吸附机理出发,构造出A型分子筛的八元环微观模型及与上述气体的吸附作用模型.运用Gaussian98软件包,对模型结构采用量子化学从头计算的方法(ab initio),在HF/3-21G水平上进行结构优化,然后在优化后的平衡构型上,进行MP2/6-31G相关能校准.由MP2能量得到A型分子筛对N2,CO和H2O的吸附热:-26.8 kJ/mol,-28.7 kJ/mol和-81.8 kJ/mol.