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。     

含钛高炉渣的利用现状与展望

由于含钛高炉渣的排放造成了大量钛资源的流失,对它的利用已成为人们关注的焦点。本文介绍了含钛高炉渣的综合利用研究现状,并分析了存在的问题以及高炉渣在光催化领域应用的可行性,对其研究前景进行了展望。     

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。     

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。     

高分散钛酸钙纳米粒子的水热法制备

以氯化钙、钛酸丁酯为原料,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,用一步水热法获得了高分散的钛酸钙纳米粉体。研究了合成条件对钛酸钙粉体结构和形貌的影响,并利用XRD、TEM、纳米粒度仪和热重分析仪等对样品进行表征。结果表明:保持溶液总体积为43 mL的条件下,选取水热反应温度为200℃,反应时间为6 h,PVA溶液(4 g/L)用量为10 mL,NaOH溶液(5 mol/L)用量为18 mL,可得到粒度均匀、分散性好、粒径只有几个纳米的钛酸钙粉体。对分散剂PVA的作用机理进行了分析。所得产物在高温煅烧后依然可以保持良好的分散性。     

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%.     

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.     

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。     

利用含钛高炉炉渣制备陶瓷釉料

本实验以含钛高炉炉渣为主要原料制备了具有光催化性能的陶瓷釉料.结果表明,炉渣加入量在33%左右,烧成温度为1200℃时,陶瓷釉料具有较好的光泽度和较高的乳浊性,并具有一定的光催化效率.     

不同添加剂对钛酸钙粒径的影响

选取方法较好的水热合成法,以硝酸钙,四氯化钛,氢氧化钠为原料,添加剂为氯仿与无水乙二胺来制取钛酸钙。研究了不同添加剂对钛酸钙粒径的影响,并使用粒度分析仪对样品进行分析。结果表明:添加无水乙二胺对钛酸钙的粒径影响是较好的。溶液总体积为37 m L的条件下,选取水热温度200℃,反应时间6 h,硝酸钙与四氯化钛的用量分别为2 m L,氢氧化钠30 m L(2 mol/L),无水乙二胺用量为3 m L,可得到粒度小且分散性好的钛酸钙粉末。     

二水硫酸钙在硫酸铵溶液中的溶解度测定

采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）测定了二水硫酸钙在硫酸铵溶液中（298.15～348.15 K）的溶解度,利用E-DH方程对实验数据进行关联,总平均相对偏差为2.81%;并考察了E-UDH方程的理论预测值,与实验值对比,总平均相对偏差为4.13%。实验和理论研究结果表明：在同离子效应和盐效应协同影响下,二水硫酸钙在（NH₄）₂SO₄-H₂O体系中溶解度随硫酸铵浓度增加先降低后又增大,在298.15～348.15 K温区内,溶解度突变点硫酸铵浓度为0.07～0.08 mol·kg^-1;随溶液中硫酸铵浓度增加,温度对二水硫酸钙溶解度的影响更趋显著。研究结果对磷石膏矿化烟气CO₂的过程设计具有指导意义。     

Simultaneous preparation of TiO2 and ammonium alum,and microporous SiO2 during the mineral carbonation of titanium-bearing blast furnace slag

In this study, a route for simultaneous mineralization of CO₂ and production of titanium dioxide and ammonium alum, and microporous silicon dioxide from titanium-bearing blast furnace slag (TBBF slag) was proposed, which is comprised of (NH₄)₂SO₄ roasting, acid leaching, ammonium alum crystallization, silicic acid flocculation and Ti hydrolysis. The effects of relevant process parameters were systematically investigated. The results showed that under the optimal roasting and leaching conditions about 85% of titanium and 84.6% of aluminum could be extracted while only 30% of silicon entered the leachate. 84% of Al³⁺ was crystallized from the leachate in the form of ammonium aluminum sulfate dodecahydrate with a purity up to 99.5 wt%. About 85% of the soluble silicic acid was flocculated with the aid of secondary alcohol polyoxyethylene ether 9 (AEO-9) to yield a microporous SiO₂ material (97.4 wt%) from the crystallized mother liquor. The Al- and Si-depleted solution was then hydrolyzed to generate a titanium dioxide (99.1 wt%) with uniform particle size distribution. It was figured out that approximately 146 kg TiO₂ could be produced from 1000 kg of TBBF slag. Therefore, the improved process is a promising method for industrial application.     

CO2矿物封存技术研究进展

CO₂捕集与封存技术是目前实现碳减排最有效的方法。其中,CO₂矿物封存（又称CO₂矿化）是利用CO₂与含钙镁硅酸盐矿物进行反应使CO₂以稳定的碳酸盐形式永久储存起来。本文首先介绍了CO₂矿化的基本原理和技术路线,其中间接矿化反应条件较温和、矿化效率更高、得到的产物也更纯,因此对于CO₂间接矿化的研究也更广泛。本文综述并对比了天然矿物及工业固废矿化CO₂的研究进展,指出工业固废更有利于CO₂矿化过程。工业固废矿化CO₂过程矿化CO₂的同时处理了工业固废,实现以废治废,因此它在经济上也是具有一定优势。在此基础上,本文以高炉渣为代表,介绍了其矿化CO₂的详细研究进展,指出采用可循环的助剂、回收高炉渣中有价元素可提升矿化过程经济性。对于CO₂矿化过程的放大试验、生命周期的评估及低能耗的新工艺开发将是CO₂矿物封存实现工业化的关键。     

硫酸铵法硝酸磷肥生产高品质硫酸钙工艺研究

研究了昆阳磷矿的硝酸酸解液与硫酸铵反应制备硫酸钙的工艺条件,分别研究了硫酸铵用量、硫酸铵质量分数、温度、加料时间、反应时间对晶体大小和共晶磷含量的影响。确定了结晶过程适宜的工艺条件：硫酸铵用量为理论用量的110%、硫酸铵质量分数为30%、反应温度为90 ℃、加料时间为20 min、反应时间为2 h。在此工艺条件下得到磷质量分数为0.179%、氟质量分数为0.06%的半水和二水混合晶型的硫酸钙结晶,该硫酸钙具有晶体粗大整齐、过滤强度高的优点。     

二水硫酸钙溶解动力学

采用电导率法测量匀速旋转的石膏块试样(CaSO₄·2H₂O,质量分数为98%)在纯水中的溶解速率,数据采集时间间隔1 s,测试期间试样表观形状(7 cm×4 cm×2 cm)和面积(100 cm²)基本不变。在溶解过程为表面反应控制条件下,依据溶解反应动力学模型,拟合得到25、45、65、85℃下二水硫酸钙溶解反应速率常数分别为1.91×10^-8、3.46×10^-8、4.92×10^-8、7.07×10^-8 mol·cm^-2·s^-1,反应级数为1.27。经Arrhenius公式回归得到溶解反应表观活化能为19.07 kJ·mol^-1。本实验方法排除了溶解过程试样面积不确定因素,拟合得到的模型参数使动力学方程计算值与实验值更为吻合,更接近溶解速率理论预测文献值。     

氨水沉淀法由含钛滤液提取二氧化钛

以含钛高炉渣为原料,经硫酸铵熔融法得到含钛滤液,然后以氨水为沉淀剂,控制pH值使钛水解,水解产物经600℃煅烧2 h得到二氧化钛。考察了螯合剂的加入量、溶液pH值和反应时间对钛沉淀率的影响,实验结果表明:反应过程中铁与钛发生共沉淀,造成二氧化钛产物中的铁含量过高。EDTA几乎完全抑制了铁的沉淀,明显降低了二氧化钛产物的全铁含量;2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸的加入降低了产物中二氧化硅的含量,提高了产物中二氧化钛的含量。当2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸与硅的摩尔比为1,EDTA与铁的摩尔比为3,pH值为2.0,反应时间为90 min时产物中二氧化钛的含量为96.35%。     

用硝酸磷肥生产中副产的磷石膏制备硫酸铵和碳酸钙

随着磷矿品位的不断下降,磷复肥企业必然面对使用中低品位的磷矿。为了解决冷冻法硝酸磷肥生产中深度除钙副产磷石膏的堆积问题,以磷石膏、碳酸铵和氨水为原料进行复分解反应制备硫酸铵和碳酸钙,以实现硫资源的循环利用。考察了影响硫酸钙转化率的各种因素,通过正交实验确定了复分解反应的优惠工艺条件,并作了验证性实验。结果表明,在优惠工艺条件下磷石膏中硫的转化率可达96.7%。用磷石膏生产硫酸铵,不仅是环境保护的需要,也是废物利用、资源回收的需要,具有潜在的社会效益和经济效益。     

Extraction of zinc from blast‐furnace dust using ammonium sulfate

The reaction between roasted zinc blast‐furnace dust (BFD) and ammonium sulfate was studied in the temperature range 250–450 °C using different molar ratios to determine the maximum extraction of zinc. The reaction products are characterized. The composition of the untreated and roasted BFD, and reaction products was investigated by chemical, thermal, X‐ray diffraction and fluorescence analyses. The decomposition of ammonium sulfate leads to the formation of (NH₄)₂S₂O₇, NH₄HSO₄ and (NH₄)₃H(SO₄)₃. The main zinc reaction products are ZnSO₄, ZnSO₃, (NH₄)₂Zn(SO₄)₂, (NH₄)₂Zn₂(SO₄)₃ and (NH₄)₂Zn₄(SO₄)₅. The reaction mechanisms of these formations are discussed in detail. The identity of these products depends essentially on the temperature as well as the molar ratios of the reactants. The optimum conditions for the formation of soluble zinc compounds are molar ratio 1:8 of roasted zinc dust (ZnO) and (NH₄)₂SO₄ at 350 °C. Under these conditions, up to 95% of zinc was leached with 0.5 M sulfuric acid. Copyright © 2004 Society of Chemical Industry     

磷石膏转化制硫酸铵的发展前景分析

分析指出硫酸铵产品在中国肥料、工业及出口应用领域均存在持续增长的消费空间;传统产业及烟气脱硫副产硫酸铵产能的增长难于满足消费增长的需要;磷石膏转化制硫酸铵具有产能扩展空间大的优势;国内磷石膏转化制硫酸铵的产业化技术基本成熟,副产碳酸钙渣的较佳用途是作酸性土壤改良剂。定量分析了产品售价对项目可接受氨价及需补贴资金的影响,给出了有补贴和无补贴资金时使项目经济可行的产品售价。指出磷石膏转化制硫酸铵在有条件的高浓磷复肥企业会有较好的发展前景。