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。     

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%。     

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。     

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.     

含钛高炉渣抗金黄色葡萄球菌的性能

以含钛高炉渣(titanium-bearing blast furnace slag,TBBFS)为原料,制备了粉状抗菌材料.采用抑菌环抗菌标准确定材料的抗菌性能.通过对金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus,sa)的生物抗菌实验,评价经过改性处理后的TBBFS的抗菌性能.结果表明:在800℃焙烧后的TBBFS粉体具有良好的抗sa性能;无掺杂样品的抑菌环厚度为4.7mm,氯化银(AgCl)掺杂后材料的抗菌性增强,抑菌环随掺杂比例的上升略有增大,氧化铜(CuO)掺杂降低了材料的抗菌性能.     

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.     

攀枝花高钛型高炉渣综合利用现状

分析讨论了我国高钛型高炉渣的现状及特点,阐述了对其综合利用的重要意义。介绍了攀枝花钒钛磁铁矿高钛型高炉渣的综合利用现状,包括以提取钛元素为目的的酸浸法、碱熔盐法、制备钛硅合金及高温碳化-低温选择性氯化和不提取钛元素的用作建筑材料、光催化剂、抗菌材料和复合肥料。从资源高效利用的角度对攀枝花高钛型高炉渣的综合利用发展前景进行了展望。     

高钛高炉渣酸浸液沸腾水解制备偏钛酸的过程动力学研究

攀枝花钢铁厂高炉冶炼产生的水淬高钛高炉渣经浓硫酸焙烧、稀硫酸浸取后获得富含Ti⁴⁺的浸取液,通过沸腾水解法可将浸取液中的可溶性Ti⁴⁺转化成H₂TiO₃沉淀。为探究酸浸液沸腾水解制备H₂TiO₃的过程动力学行为,研究了底液pH和水解温度在不同反应时间下对Ti⁴⁺水解率的影响,并采用Avrami模型和生长动力学模型模拟水解过程,结果显示Ti⁴⁺的水解过程更符合Avrami动力学模型,证明H₂TiO₃的形成速率主要由颗粒形核过程控制。通过Arrhenius方程拟合计算得到的水解反应的表观活化能为197 930 J/mol,并获得了水解过程的半经验式动力学方程。     

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.     

氧化性含钛高炉渣中钙钛矿相的析出行为

为使含钛高炉渣中的钛组分富集于钙钛矿相中,基于选择性析出技术,需要对炉渣进行氧化处理. 用淬火法研究了氧化处理后含钛高炉渣非等温过程钙钛矿相的结晶行为,并讨论了其析出动力学规律. 实验结果表明,钙钛矿相的析出与冷却速度有关. 冷却速度小,钙钛矿相的析出量大. 钙钛矿相的析出动力学过程可近似用JMAK经验方程描述.     

高钛型高炉渣耐热混凝土试验研究

利用高钛型高炉渣作为混凝土的粗、细骨料配置C30耐热500℃混凝土.测试了等量粉煤灰取代水泥、改变水泥用量对混凝土耐热性能的影响.结果表明,高钛型高炉渣耐热混凝土的强度等级、烘干强度大于强度设计等级,混凝土试体煅烧500℃后的相对抗压强度为67.3％～83.4％,线变化率在±1.5％内,且表面无裂纹,满足耐热要求,说明利用高钛型高炉渣作为粗、细骨料配制耐热500℃混凝土是可行的.适量粉煤灰取代水泥,不但能降低水泥的用量,而且还能提高混凝土的耐热性能.     

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。     

含钛高炉渣的碳化产物对水泥砂浆强度及电阻率的影响

以攀枝花钢铁公司生产的高钛型高炉渣的碳化产物(碳化渣)取代标准砂为集料制备了水泥砂浆。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对高钛型碳化渣进行了成分、物相和形貌表征;测试了不同碳化渣含量下水泥砂浆的抗压强度和电阻率,探讨了不同碳化渣取代量对水泥砂浆电阻率的影响机制。研究结果表明,含有碳化渣的水泥砂浆的强度满足建筑水泥砂浆的要求;在潮湿状态下,碳化渣的引入无法降低28 d龄期水泥砂浆的电阻率;在干燥状态下,当碳化渣的取代量达到60%以上时,水泥砂浆的电阻率可低于标准水泥砂浆,且最低可下降87.5%。高钛型碳化渣可作为导电集料的候选材料用于制备面向建筑加热采暖用的水泥基复合导电材料。     

盐酸浸出高钛渣收尘灰提钛研究

攀枝花——西昌地区有许多钢厂,在还原铁的过程中,钛以高钛渣的形式富集,同时产生大量的尘灰从高炉飘出。尘灰中的钛含量相当可观,如果不收集起来加以充分利用,会造成资源浪费,这些尘灰飘到大气中,造成的环境污染也比较大。文章利用盐酸浸出高钛渣尘灰,实现高钛渣收尘灰综合利用,盐酸可以实现循环利用,大大减少"三废"量。实验主要研究了盐酸浓度,酸灰比,酸浸温度,酸浸时间对酸浸灰中钛含量的影响。结果表明:不经还原直接酸浸,需要浓酸才能溶解尘灰中的Fe2O3,当盐酸浓度为12 mol/L,酸灰比为1.5,酸浸温度为100℃,酸浸时间为5 h,酸浸灰中的钛含量可以达到39.71%。     

碳热法还原攀钢高钛高炉渣工艺研究

为了达到使攀钢高炉渣中钛氧化物富集的目的,从而综合有效利用攀钢高炉渣,将含钛高炉渣配加焦粉或者石墨在不同温度下进行烧成。研究了反应温度、还原剂类型及助熔剂铁粉对反应产物富集情况的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对反应后试样的物相组成和显微结构进行了观察和分析。结果表明:该工艺可以使渣中的钛元素以TiN的形式富集;相对于石墨来说,用焦粉做还原剂更有利于渣中钛元素的富集和TiN晶粒的生长;助熔剂铁粉的加入使得反应生成的TiN晶粒更加容易富集,且生成的TiN晶粒以包围状分布在圆形Fe的周围,温度的升高使得该现象更加明显。     

混合酸浸法分离含钛高炉渣中的主要成分

根据含钛高炉渣的结构和组分的化学性质特点,采用低温盐酸硫酸混合酸浸法将高炉渣中的钛组分富集于滤渣中,钙、铝、镁、铁等酸溶性组分富集于滤液中,研究了混合酸浓度、盐酸/硫酸配比、反应温度等对组分分离效果的影响. 结果表明,采用混合酸浓度为6 mol/L、盐酸与硫酸体积比为3:1的混合酸、酸渣质量比为1.2:1条件下,混合酸与含钛高炉渣在80℃反应5 h后,滤渣中TiO2含量可达30%以上.     

水淬含钛高炉渣加热过程中的矿物结晶行为研究

为改善攀钢含钛高炉渣大量堆放造成的环境问题以及减少有价资源浪费,通过研究水淬含钛高炉渣的化学成分、矿物物相组成、热重等特性,以-140目水淬含钛高炉渣为原料,采用加热方式研究其矿物物相的结晶行为,结果表明:水淬渣与空冷渣的化学成分基本相同,但矿物物相组成随颗粒粒径变化有较大的差异;矿物物相的结晶主要发生在680℃以上,...