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。     

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.     

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。     

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.     

含钛高炉渣制备SCR烟气脱硝催化剂

以含钛高炉渣为原料,稀硫酸为溶剂提取钛液,钛液经水解、高温焙烧后制得高比表面积的TiO2,并以其为载体采用分步浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂。优化了含钛高炉渣的酸解条件,对所得TiO2进行了XRD、XRF、BET表征,用自制催化剂评价系统考察了所制备催化剂的脱硝性能及抗硫抗水性能。结果表明:H2SO4浓度40%、酸渣比1.5、酸解温度80℃、酸解时间3 h条件下,TiO2浸出率可达90%,水解产物主要为锐钛型TiO2,纯度达到74%,含有21.2%无定形SiO2及少量其他杂质。SiO2的存在提高了产物的比表面积、孔径,有利于活性组分的负载。以含钛高炉渣基TiO2为原料制备的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂相比于以商业TiO2和TiOSO4制备的催化剂,在250~450℃具有更高的催化活性,且在300℃具有较好的抗硫抗水性能。     

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。     

活性碳纤维负载含钛高炉渣的制备与表征

针对含钛高炉渣在光催化氧化领域方面的应用及其难以回收再利用的缺点,本实验选取活性碳纤维（ACF）作为载体,将含钛高炉渣负载到活性碳纤维表面,并对负载后的ACF进行表征分析,研究含钛高炉渣质量与负载量、浸渍时间与负载量、负载次数与负载量之间的关系。结果表明：在温度为17℃左右、湿度为40%左右的条件下,随着含钛高炉渣质量的增加,ACF上吸附的高炉渣量先增后减,当含钛高炉渣质量为0.35 g时,达到最大负载量4.1%;浸渍时间对含钛高炉渣的负载量影响不大,不是影响复合材料中含钛高炉渣负载量的主要因素;通过对不同负载次数的活性碳纤维进行二次电子像（SEM）和面元素分析像的比较,最终得出ACF负载含钛高炉渣的最佳负载次数为四次。     

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.     

熔盐高效分解含钛高炉渣制备纳米二氧化钛

采用熔盐法对含钛高炉渣进行高效分解并提取含钛组分,利用含钛滤液为原料制备了纳米二氧化钛粉体。对熔盐分解含钛高炉渣进行了热力学分析,并研究了碱渣比、熔盐反应温度及熔盐反应时间对钛组分浸出率的影响和pH及水解温度对二氧化钛产品纯度的影响。实验结果表明高炉钛渣在氢氧化钠熔盐中反应生成钛酸钠在热力学上是可行的。确定了最佳的碱渣比为3:1,最佳熔盐反应温度为500℃,最佳反应时间为3 h,在此条件下钛元素的浸出率为99.8%。得出较佳的水解pH范围为0.1～0.2,最佳水解温度为100℃。实验中制备的纳米二氧化钛粒子球形度好,粒度大小均匀且分散性好,颗粒直径为100 nm左右。     

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.     

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。     

含钛高炉渣制备SCR烟气脱硝催化剂

以含钛高炉渣为原料,稀硫酸为溶剂提取钛液,钛液经水解、高温焙烧后制得高比表面积的TiO₂,并以其为载体采用分步浸渍法制备了V₂O₅-WO₃/ TiO₂催化剂。优化了含钛高炉渣的酸解条件,对所得TiO₂进行了XRD、XRF、BET表征,用自制催化剂评价系统考察了所制备催化剂的脱硝性能及抗硫抗水性能。结果表明：H₂SO₄浓度40%、酸渣比1.5、酸解温度80℃、酸解时间3 h条件下,TiO₂浸出率可达90%,水解产物主要为锐钛型TiO₂,纯度达到74%,含有21.2%无定形SiO₂及少量其他杂质。SiO₂的存在提高了产物的比表面积、孔径,有利于活性组分的负载。以含钛高炉渣基TiO₂为原料制备的V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂相比于以商业TiO₂和TiOSO₄制备的催化剂,在250～450℃具有更高的催化活性,且在300℃具有较好的抗硫抗水性能。     

杂质成分在含钛炉渣硫酸法制钛白中的去向分析

为了考察含钛炉渣作为硫酸法钛白生产原料的可行性,分析研究了含钛炉渣的物相组成以及硫酸法钛白生产过程中杂质成分氧化钙、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、全铁（TFe）、钒和铬等的去向,并对制得的钛白初品质量进行了分析。结果表明,含钛炉渣中的杂质元素二氧化硅、钒、铬和氧化钙主要进入酸解残渣,氧化镁、三氧化二铝、全铁等主要进入偏钛酸过滤洗涤得到的废液中,进入最终钛白产品的杂质含量很低,不会影响产品质量。     

添加Fe2O3对碳热还原含钛高炉渣的影响

以攀枝花含钛高炉渣为原料,针对碳热还原含钛高炉渣的还原产物TiC晶粒粒径较小而难以分离的问题,在原料中添加不同比例的Fe2O3促进TiC与渣相分离. 结果表明,原料中加入Fe2O3后,还原产物中Fe在渣中呈弥散分布,渣中TiC晶粒依附Fe相生长. Fe2O3添加量为5wt%时,依附于Fe相形核长大的TiC明显沉降,富集于还原产物底部,含钛高炉渣还原产物中TiC初步富集.     

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。     

含钛矿渣制备及其对水泥性能的影响研究

通过实验室合成不同钛含量的粒化高炉矿渣,研究了矿渣中钛含量对矿渣水泥性能的影响。研究结果表明,在实验室利用工厂现有高炉渣,配加其他成分重新熔化后制备得到的不同TiO2含量的试验用高炉渣,其基本性能与实际冶炼过程产生的高炉渣相近。在含钛矿渣的开发利用中,应尽可能地降低矿渣中TiO2的含量。即作为水泥混合材利用时应控制矿渣中TiO2含量<10%,这样既能达到较高的强度,又能确保含钛矿渣水泥符合现行国家标准。     

酸度及酸介质对硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr (Ⅵ)的影响

利用高能球磨法制备了钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化剂,探讨了该催化剂的光催化原理,并系统地研究了不同酸度及酸介质对钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr (Ⅵ)效率的影响。结果表明,酸度以及酸介质对六价铬的光催化还原效率都有十分重要的影响。在强酸性条件下（pH=1.5）,六价铬的光催化还原效率最高;且随着pH值的增大,六价铬的光催化还原效率显著降低。不同酸根离子对STBBFS催化剂光催化还原六价铬的促进作用按PO₄^3-＜NO₃^-＜Cl^-＜SO₄^2-逐渐增强;在光催化反应8 h后,六价铬的还原率差别显著,分别为9.32％、48.73%、100％、100％。因此,为了获得较高的光催化效果,必须控制六价铬废水的pH值以及用硫酸调节溶液的酸度。     

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,...