含钛高炉渣性能的研究进展

高炉渣是保证高炉冶炼顺利进行的决定性因素之一.国内外大量学者对含钛高炉渣的物理化学特性进行了研究.对高钛型(TiO2的质量分数＞20%)、中钛型(TiO2的质量分数为5%～20%)、低钛型(TiO2的质量分数＜5%)炉渣的物化特性的异同点进行了归纳和对比,介绍了含钛高炉渣在高炉生产实际中的应用概况,并指出了今后的研究方...     

含钛高炉渣黏度和熔化性能

基于混料试验中单纯形质心法建立了CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-2%TiO₂渣黏度和熔化性能预测模型,利用预测模型、FactSage和X射线衍射(XRD)研究了不同w(Al₂O₃)含钛炉渣的冶金性能,并探讨了高Al₂O₃炉渣中w(MgO)/w(Al₂O₃)对黏度和熔化性能的影响。结果表明,炉渣黏度和熔化性能预测模型具有较高的精度,误差分别小于5%和2%。随着Al₂O₃质量分数由10%增加至18%,黏度(η)、熔化性温度(t_M)和液相线温度(t_L)均升高;低熔点相黄长石(Melilite)开始析出温度和析出量逐渐增大,高熔点相钙钛矿(CaTiO₃)和低熔点相硅灰石(CaSiO₃)开始析出温度先增大后减小,还析出了少量高熔点相尖晶石。当A...     

掺杂稀土金属对含钛高炉渣光催化性能影响

含钛高炉渣作为一种光催化材料其量子利用率以及对太阳能的利用率都很低,考虑到稀土元素由于其特殊的电子结构在形成氧化物时具有良好的半导体特性,其金属氧化物的掺杂能在一定程度上改良含钛高炉渣的光催化性能的特点,将掺杂稀土氧化物的含钛高炉渣用于紫外线照射条件下亚甲基蓝溶液的降解试验中,并通过射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段检测寻找最佳稀土元素掺杂量。试验结果表明:稀土元素CeO2,Y2O3的最佳掺杂量分别为0.5%、1.0%,此时其对亚甲基蓝的降解率分别达到72.2%、74.0%。     

硫掺杂含钛高炉渣光催化剂性能研究

以含钛高炉渣为原料,硫脲为掺杂剂,采用高能球磨法制备了S掺杂含钛高炉渣催化剂,通过XRD、UV-vis吸收光谱、SEM等对其进行表征. 研究甲基橙溶液pH值等对可见光光催化降解甲基橙的影响. 结果表明,经过焙烧的掺硫催化剂对可见光吸收增强,吸收带边明显"红移";当pH=2时,甲基橙氧化效果最好.     

添加剂对含钛高炉渣制备泡沫玻璃性能影响

 以含钛高炉渣为主要原料制备了泡沫玻璃绝热材料,研究了添加剂对泡沫玻璃性能的影响。结果表明：发泡剂选择碳酸钙,随着发泡剂掺量的增加,泡沫玻璃泡孔增大,发泡剂掺量为0.5%～1.5%时能够制得合乎要求的试样;掺加适量的磷酸钠可以对发泡过程起到稳泡的作用,稳泡剂的适宜掺量为5%～7%;以硼砂作为助熔剂,能够降低基础玻璃的软化温度,有利于泡沫玻璃的烧成,硼砂的适宜掺量范围是6%～8%;通过正交试验确定了添加剂的最优掺量为：发泡剂碳酸钙1.5%,稳泡剂磷酸钠6%,助熔剂硼砂6%。添加剂对泡沫玻璃性能的影响程度顺序为发泡剂>稳泡剂>助熔剂。     

氧化对含钛高炉渣钛组分走向的作用

 改变含钛高炉渣中矿相组成的研究是含钛高炉渣综合利用的关键;通过背散射电子形貌像、X射线能谱分析和X射线物相分析等手段,对氧化前的含钛高炉渣及其氧化改性后的渣样进行分析,表明氧化后渣中含钛相的形貌、成分和相结构等发生变化;钛的赋存状态也发生相应的改变。     

添加剂对含钛高炉渣黏度的影响

根据承钢高炉冶炼条件,以现场含钛高炉渣为基准,利用熔体物性测定仪研究CaF2、MnO、MgO、Li2O和Cr2O3添加到终渣后对炉渣熔化性能的影响。结果表明这5种添加剂均对炉渣有稀释作用,并且CaF2在0.5%~1.0%,MnO在1.0%,MgO在3%,Li2O在1.0%,Cr2O3在0.5%时分别达到最好的稀释效果。通过对比得到加入合适量添加剂后炉渣TS由低到高的顺序为:氧化锂、氟化钙、氧化镁、氧化铬、氧化锰。     

含钛高炉渣回收钛的工艺研究

采用加压酸浸法处理攀枝花地区含钛高炉渣,通过加压酸浸脱除钙镁,使TiO_2得到富集的钛工业原料。研究确定最佳工艺条件为:初始盐酸浓度18%,浸出温度140℃,浸出时间6 h,液固比L∶S=5∶1,在此工艺条件下,CaO脱除率98%,MgO脱除率96%,Fe脱除率85%,Al_2O_3脱除率78%,TiO_2损失率小于3%。     

含钛高炉渣熔化性研究

以高炉渣为主要原料,配入Ca(OH)_2、SiO_2、Al_2O_3和TiO_2化学试剂调整炉渣的组成,应用炉渣熔化特性测试仪半球点法,研究了含Al_2O_3 14.6%～17.6%、TiO_2 5%～7%高炉渣的熔化特性。结果表明:随着碱度的升高,炉渣的熔化性温度明显升高;TiO_2含量增加,炉渣的熔化性温度相应降低;适当提高渣中MgO的含量,可避免因Al_2O_3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度为1320～1420℃,熔化性良好。     

攀钢含钛高炉渣湿法提钛工艺

酸浸法提钛工艺可以获得较高TiO2含量的产物,但是该工艺所产生的酸浸液存在难回收的问题.采用碱浸法可以避免酸浸液回收的问题,但是该工艺流程比较复杂,钠盐的回收成本较高.酸碱法在理论上可以将含钛高炉渣转化为富钛料,然而该工艺流程相对复杂,工业应用还需要不断深入研究与完善.针对采用湿法工艺从攀钢含钛高炉渣中提钛的各项技术,从技术、经济、环保等方面进行对比分析,指出需要将湿法工艺与火法工艺联合,同时将一些外场冶金技术引入到含钛高炉渣的提钛分离过程中,从而有望高效、综合利用攀钢含钛高炉渣.      

固体碳和TiC含量对含钛高炉渣性能的影响

根据承钢高炉冶炼条件采用RTW熔体物性测定仪,并以现场含钛高炉渣为基准,进行炉渣的黏度试验;研究不同的固体碳和TiC含量对含钛高炉渣熔化性能的影响。结果表明渣中固体碳和TiC含量都是影响含钛高炉渣流动性的重要因素,并且对炉渣黏度影响具有相同的规律,但TiC对炉渣冶金性能的影响要大于碳对炉渣冶金性能的影响。     

含钛高炉渣制备富钛料的研究

攀枝花地区钒钛磁铁精矿经直接炼铁后,其中的钛几乎全部进入渣中,形成了TiO2含量达48．01％的高炉渣,高炉渣中的Ti02在直接炼铁过程中与MgO和Fe2O3等其它氧化物结合形成了复杂的钛酸盐化合物,常规酸浸法除杂效果不理想。实验采用加碱焙烧后,5％盐酸浸出的工艺制备富钛料,通过研究焙烧温度和碱添加比对浸出除杂的影响,实验结果表明高炉渣按50％的碱渣比和1000℃条件下焙烧后浸出,浸出渣中TiO2品位达75．65％且大多留存在渣中。该工艺具有渣处理成本低、产生的废酸量少等突出优点,是综合利用含钛高炉渣的一个可行途径。     

含钛高炉渣泡沫稳定性的研究

测定了CaO-SiO_2-TiO_2-Al_2O_3-MgO五元系熔渣中TiO_2含量(10～40%)对熔渣表面张力的影响,指出该渣系中TiO_2是表面活性物质。在还原条件下,测定了TiO_2含量及还原时间与熔渣泡沫稳定性的关系,并讨论了表面张力及钛的碳氮化物和碳化物对泡沫稳定性的影响。     

含钛高炉渣结晶规律的研究

用差热分析和淬冷法配合岩相分析,研究了SiO_2和TiO_2对CaO-SiO_2-TiO_2-Al_2O_3-MgO五元合成渣系结晶规律的影响,绘制出该渣系在改变SiO_2和TiO_2含量时的两个矿物结晶区域图,并确定了钙钛矿和黑钛石的结晶区域。测定了在中性气氛下,不同条件时,渣中钙钛矿和黑钛石的结晶量。为采用结晶分离法降低含钛高炉渣中的TiO_2含量及其利用提供了必要的理论基础。     

含钛高炉渣与生铁间表面张力测定

用浮滴法测定了CaO-SiO_2-TiO_2-Al_2O_3-MgO系熔渣与攀钢高炉生铁间的界面张力,讨论了浮滴法测定界面张力时的若干实验技术问题。     

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。     

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。     

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。     

钛化物对中钛高炉渣流动性能的影响

采用多功能熔体物性测定仪研究不同条件下TiO_2和TiC对中钛高炉渣流动性能的影响规律,分析高炉不同风口区域的含钛炉渣黏度变化规律。结果表明,在还原性气氛条件下,中钛高炉渣的黏度-温度曲线有明显的转折点,且黏度随TiO_2含量的增加而增加,炉渣熔化性温度随TiO_2含量的增加而升高。中性气氛下,中钛高炉渣的黏度和熔化性温度随TiO_2含量增加均降低。中钛高炉渣的黏度和熔化性温度随炉渣中TiC含量的增加急剧升高。高炉风口区域炉渣中含有的TiC和TiN含量较高,导致该区域炉渣的稳定性差。研究结果可为高炉生产制定合理的中钛高炉渣操作制度提供理论依据。     

高钛高炉渣在混凝土中的作用机理

采用XRD、DTA、SEM和测定水化结合水量等方法研究了高钛高炉渣在混凝土中的作用机理。结果表明：高钛高炉渣掺人混凝土中,有利于混凝土形成细观自紧密堆积体系、加速水泥水化速率、发生“二次反应”,促进混凝土强度发展;高钛高炉渣的“二次反应”一般发生在水化后期,掺人适量激发剂能在一定程度上加速高钛高炉渣的“二次反应”。