高钛型高炉渣的渣钛分离试验

将碱性渣钛分离剂加入到高钛型高炉渣中,在高温下渣中的钙钛矿结构被破坏,生成的共熔渣用水浸取。试验表明,渣与分离剂的作用属酸碱反应,反应的最佳温度区间为１２００￣１３００℃,水浸后渣中ＴｉＯ２含量有不同程度的降低。     

含钛高炉渣在碱熔过程中Ti、Si、Al元素赋存状态的变化

以攀枝花含钛高炉渣为原料,采用氢氧化钠碱熔法分离炉渣中的有价组分,通过对碱熔过程中不同反应阶段所形成的碱熔渣及水浸渣的结构和谱学特征进行分析和表征,研究不同温度条件下原始矿物相及中间产物的化学反应过程,揭示含钛高炉渣碱熔过程中各有价组分赋存状态的变化。结果表明:在碱熔过程中,283℃时,含钛高炉渣中透辉石相结构被破坏,Si~(4+)离子形成Na_2SiO_3可溶性盐和中间产物CaMgSiO_4,随着反应的进行,CaMgSiO_4进一步与NaOH发生反应生成难溶物Na_2CaSiO_4;当碱熔温度升高到296℃时,镁铝尖晶石中Si~(4+)与NaOH反应生成可溶性盐Na_2SiO_3;当碱熔温度为320℃时,钙钛矿晶体结构开始被破坏,Ti~(4+)离子与NaOH作用生成难溶物Na_2TiO_3,经水浸后Na_2TiO_3晶形被破坏,变为无定型结构残留于水浸渣中。     

含钛电炉熔分渣碱熔过程中Ti元素的选择性富集及MgAl_2O_4的物相转化规律

以KOH为改性剂,利用渣碱共熔反应对攀钢含钛电炉熔分渣进行改性处理,成功地将炉渣中Ti元素从原来的重钛酸镁选择性地富集到偏钛酸钾中,同时渣中镁铝尖晶石和镁橄榄石转化为易溶于水的铝酸盐和硅酸盐.采用X射线衍射技术研究了共熔反应中煅烧温度、渣碱比(含钛电炉熔分渣的质量与KOH质量之比)、保温时间等对Ti元素迁移富集和镁铝尖晶石转化的影响.当渣碱比为1∶2.1、煅烧温度700℃及保温时间1 h时,生成的偏钛酸钾衍射峰达到最强,镁铝尖晶石的衍射峰最弱,有效地实现了Ti元素的选择性富集及镁铝尖晶石的物相转化.实验证实了较高K/Ti比(K2O与Ti O2的摩尔比)是生成偏钛酸钾的主要原因.以最佳碱熔条件下得到的共熔渣为原料,经过后续处理,在850℃的条件下合成了六钛酸钾纳米晶须.     

含钛高炉渣中铁沉降行为研究

针对承钢含钛高炉渣黏度大,渣铁分离较差,炉渣中含金属铁2%左右,给高炉渣利用带来了困难,使生铁成本升高等问题,分析了含钛高炉渣含金属铁的形成原因,研究了含钛高炉渣析铁行为,以及炉渣停留时间、温度、黏度对渣中铁沉降的影响。研究结果表明:渣样的停留时间与渣中含铁量有着复杂的关系,停留时间在20~30min时渣样铁聚合明显,在40~80 min时随着时间的延长铁聚沉量变化不大,但位置下移且粒度变大;温度与渣中含铁量有显著关系,随着炉渣温度的升高,渣样上部含铁量明显减少,温度为1 500℃时,渣样上部含铁量由2.0%减小到0.4%;炉渣的黏度与渣中铁含量关系密切,向高炉渣中添加Ca F2可降低炉渣黏度,提高渣中铁的聚沉程度,Ca F2加入量为1%时可达到较好的聚沉效果。     

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%。     

含钛高炉渣制备钛渣的工艺研究

高钛型高炉渣中的TiO2含量达20%~23%,是宝贵的二次资源。利用TiO2对盐酸的稳定性,将炉渣中的酸溶性物质酸解后固液分离得到钛渣,并分析原料粒度、酸渣比、反应温度、反应时间对钛渣中TiO2含量的影响,得到较佳的酸解反应条件。通过XRD图谱分析可知,高炉渣中A l,Mg,Fe等元素的化合物物相均已完全酸解,产品钛渣中TiO2含量达48%以上。该工艺为综合利用高钛型高炉渣提供了一种有价值的新途径。     

高钛型高炉渣渣钛分离研究

针对攀钢高钛型高炉渣,采用高温熔滴炉模拟焦炭反应器研究高钛型高炉渣熔融滴落穿过焦炭层时渣焦、渣气反应过程,生成物与焦炭的粘结情况,滴落渣的成分和性能,并探讨渣钛分离的影响因素.通过实验得出焦炭层滞留有大量橘红色和古铜色的TiC、TiN;滴落渣中的TiO2降到了9.0 %左右.     

铝热法还原含钛高炉渣的试验研究

利用铝热法对含钛高炉渣进行还原,还原后的产物为钛硅铝合金和高铝渣,可实现有价元素钛的初步富集。试验结果表明,铝热法还原含钛高炉渣在技术上是可行的,短时间即可实现渣中钛的有效分离。影响冶炼效果的主要因素包括:反应温度、反应时间、还原剂的合理配比、助熔剂CaO的添加量。采取的反应温度为1 600℃,w渣∶wAl=100∶25.98的反应条件下,10 min即可反应完全;同时,添加一定量的CaO有助于实现渣金分离。     

渣电阻炉熔化分离钛渣的物质组成的研究

本文对用120kW单相渣电阻炉熔化分离的钛渣进行了物质组成的研究,采用光学显微镜、扫描电镜、X光对钛渣的物相形貌特征、成分进行了定性和定量的分析。分析结果表明,钛渣中的物相有:黑钛石,正钛酸镁固溶体,偏钛酸镁固溶体,钛铁矿,钙钛矿,含铁镁铝的尖晶石,顽火辉石以及硅酸盐的玻璃相。 通过对钛渣的研究得知,影响钛渣酸解率的因素很多,主要是当钛渣中有60％以上Ti_3O_5型黑钛石存在时,就能得到酸解率高的效果。     

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.     

用含钛熔分渣制备二氧化钛

钒钛磁铁精矿经高炉冶炼后,其中的TiO2几乎全部进入炉渣.为了有效利用钛资源,以含TiO249.36%(质量分数)的熔分渣为原料,经加碱焙烧、酸浸和水解后,制备海绵钛生产用原料一富钛料,研究焙烧温度对TiO2浸出率的影响,以及水解酸度对钛的水解率的影响.结果表明,焙烧温度对熔分渣中TiO2的浸出率影响很大:在低于1 000℃温度下加碱焙烧后钛的浸出率不高,而在1 300℃加碱焙烧后钛的浸出率高达92.2%;通过控制最终的水解酸度,钛的水解率可达91.5%,水解后产物为白色或浅黄色,颗粒较细,粒度为0.2～0.5 μm,TiO2品位达98.50%,可作为生产海绵钛的原料.     

氧化亚氮-乙炔火焰原子吸收光谱法测定钒钛高炉渣中二氧化钛

钒钛高炉渣具有反应活性差、样品溶解困难的特点,采用硫酸-硝酸-氢氟酸三元混酸体系(体积比为1∶2.5∶1)在90~100℃温度下加热溶解钒钛高炉渣样品。为避免钛离子水解,用盐酸调节溶液酸度为1.0mol/L,并以氯化钾抑制高温下钛的电离,建立了氧化亚氮-乙炔火焰原子吸收光谱法测定钒钛高炉渣中二氧化钛的方法。实验对溶解方法及测定条件进行了优化。结果表明,钛的质量浓度在4~30μg/mL范围内符合朗伯-比尔定律,线性相关系数为0.999 1,方法检出限为1.7mg/g。将实验方法应用于钒钛高炉渣标准物质和实际样品中二氧化钛的测定,测得结果与认定值基本一致,相对标准偏差(n=5)小于0.4%。     

改性高钛高炉渣的浮选性能

以攀钢高炉渣为原料,采用“选择性分离与长大”的方法使高炉渣中的钛富集于钙钛矿中,然后在常温25℃,pH值9.3下,研究捕收剂油酸、捕收剂A与抑制剂水玻璃、CMC的用量对改性高炉渣中钙钛矿浮选性能的影响.实验结果表明:捕收剂油酸和捕收剂A都能用于改性渣的浮选,但是捕收剂A浮选性能更佳;抑制剂水玻璃和CMC都能抑制脉石,但是水玻璃也抑制钙钛矿浮选,所以CMC更适用于改性高炉渣的浮选.本实验优化出最佳浮选工艺,即为捕收剂A用量600 g/t,CMC用量为1 500 g/t时,浮选效果最为理想.此选冶结合的绿色分离技术适宜于攀钢含钛高炉渣的综合处理.     

真空碳热还原-酸浸含钛高炉渣制备TiC

中国超过50％钛资源在高炉冶炼过程中进入炉渣,渣中TiO2的质量分数高达20％～30％,是一种高附加值二次资源,但在对该资源综合利用过程中,始终未能解决经济提取、硅钛难分,二次污染严重等问题.在热力学理论指导下进行真空碳热还原-酸浸联合工艺处理含钛高炉渣制备TiC研究.研究表明,碳热还原温度越高或相同温度下真空度越高越有利于炉渣中各成分还原;随着真空度增加碳热还原温度要求降低;当温度达到1 573K,真空度为1 Pa,可将SiO2还原得到具有高蒸气压的SiO、MgO被还原为Mg蒸气而离开体系,可实现渣中硅镁与钛彻底分离;真空碳热还原含钛高炉渣制备TiC的最佳条件:还原温度1673 K,炉渣粒度75μm占80％,渣碳质量比100∶38.     

高钛型高炉渣钛提取工艺研究现状及发展展望

含钛高炉渣可直接用于制作混凝土、渣棉和混凝土砌块等原材料,但其钒、钛有价资源得不到有效利用。中国含钛高炉渣储量大,且每年仍以较快速度增长。因而含钛高炉渣钛资源提取问题成为研究热点。通过对含钛高炉渣钛提取技术的相关研究进行回顾,分别从钛铁合金、钛白和四氯化钛等不同富集形式,对含钛高炉渣钛提取工艺的过程以及优缺点进行综述,并分析探讨各工艺可行性,期望可以促进钛资源可持续健康发展,达到资源综合利用目的。     

含钛高炉渣碳化及超重力分离碳化钛的研究

以热力学计算为依据,研究在焦炭还原攀钢含钛高炉渣的过程中,反应温度和保温时间对碳化钛的生成量的影响,同时利用超重力技术来分离还原产生的碳化钛.研究结果表明:含钛高炉渣经高温碳热还原后得到有价组元碳化钛,当实验温度设定在1 600 ℃保温5 h时,还原渣中碳化钛的含量最高,熔渣中钛氧化物转化为碳化钛的转化率达到最佳.另外,还原渣经超重力分离后碳化钛被截留在碳毡上部的精矿中,脉石相则被分离到下部坩埚中,还原渣在重力系数G=300于1 320 ℃等温分离20 min后,精矿中碳化钛的含量由还原渣中的12.1 %提高到26 %,通过超重力技术可以使碳化钛含量提高一倍多.      

MgO对中钛型高炉渣矿相结构及冶金性能的影响

 采用偏光显微镜对不同MgO质量分数(7%～16%)条件下中钛型高炉渣的矿相结构进行研究。结果表明,炉渣显微结构为斑状结构、似斑状结构;矿物组成主要为巴依石、黄长石,其次为尖晶石、钙钛矿、钛辉石,少量的金属铁、氮化钛、碳化钛及其固溶体;随着MgO质量分数的增加,炉渣中钙钛矿及巴依石质量分数先降低后升高,钛辉石质量分数逐渐升高,而黄长石质量分数先升高后降低;当MgO质量分数达到14%时,出现了第一期尖晶石这种高熔点化合物,会导致炉渣的黏度和熔化温度升高,炉渣的流动性变坏。该研究成果对改善中钛型高炉渣的流动性能具有重要指导意义。     

高钛型高炉渣选择性还原前后物相演变规律探讨

还原气氛下高炉渣中含钛物相的变化规律是高炉渣高温碳化的关键。实验综合偏光显微镜、扫描电镜(SEM)、矿物自动解理系统(MLA)和X射线衍射仪(XRD)对比还原前后高炉渣物相形貌变化,微区成分变化及物相组成变化规律。结果表明,还原前后高炉渣中串珠状的钙钛矿转变为弥散状的碳化钛,深绿色板状的富钛透辉石消失不见;微区成分变化显著的是钛元素也从还原前高炉渣中的钙钛矿、攀钛透辉石和富钛透辉石中逐渐转移到碳化钛相和残留的含钛透辉石相中,其含量占还原后全钛的73.69%以上;还原后物相组成明显的变化是钙钛矿和富钛深绿透辉石的减少,碳化钛含量明显增多。     

含钛高炉渣资源化综合利用研究现状与展望

 含钛高炉渣一直是钢铁工业固体废弃物再资源化综合利用的研究热点和难点。概述了含钛高炉渣资源化综合利用研究现状,指出了目前含钛高炉渣综合利用工艺的技术特点、工业化难度及对环境产生的影响。采用强酸或强碱、高温碳化或氯化对含钛高炉渣进行提取钛元素的方法,存在工艺复杂、耗能高、环境污染危害较大等不足;使用含钛高炉渣制作建材,虽然对环境没有危害,但是造成钛元素极大浪费;使用含钛高炉渣制取催化剂、抗菌材料和肥料,可使含钛高炉渣得到充分利用,且无尾渣和污染物产生。应综合利用含钛高炉渣中多种成分和矿物,提高含钛高炉渣综合利用率,使含钛高炉渣资源化综合利用的发展与环境保护和谐发展。     

含钛高炉渣钛富集工艺及钛资源利用

为实现高炉渣中钛的富集和利用,研究了炉渣钛富集的技术手段,分析了炉渣钛资源利用的可能性。结果表明,炉渣中的钛能够以四氯化钛、钛铁合金、钛白、碳化钛形式富集以及选择性析出富集,其中选择性析出富集是一种绿色环保的富集技术。炉渣中钛资源可被用于建筑材料、玻璃材料、功能材料以及肥料,炉渣提钛工艺流程均较为复杂,容易对环境造成污染,并且成本较高。将部分低钛渣直接用于建筑材料或肥料、高钛渣借助选择性析出技术富集后再利用是未来含钛炉渣综合利用研究的重点方向。