利用窑渣、尾泥和粉煤灰协同制备陶瓷的烧成机理

文章开展以提锌窑渣、脱硫尾泥和粉煤灰为原料的全固废陶瓷制备研究，并采用原料矿相分析、陶瓷晶相分析、TG-DSC分析、碳硫分析等分析方法，重点探讨这类陶瓷原料中带入的大量铁、硫杂质元素的赋存矿相演变机理和烧结规律。研究表明：窑渣—尾泥—粉煤灰(质量比6∶3∶1)陶瓷成分属于SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-CaO体系，在烧结过程中析出新的主晶相的反应早于其致密化过程。陶瓷在900～1 050℃析出新晶相；在1 050～1 180℃进入液相烧结为主的致密化阶段；从1 100℃升高到1 180℃过程中，赤铁矿和残余石英衍射峰显著降低，铁离子逐渐固熔到透辉石中并促进透辉石转变为普通辉石。在最佳烧结温度下，陶瓷样品的力学性能和致密度，满足国家陶瓷砖中瓷质砖标准GB/T4100-2015要求。     

焙烧时间对钒渣焙烧过程中物相影响的机理分析

对四种不同焙烧时间下的焙烧渣和酸浸后的残渣进行浸出前后EDS形貌分析、MLA物相含量分布、V元素赋存形式和走向对比分析研究。结果表明,钒渣焙烧前后钒尖晶石由致密光滑的表面变成表面凹凸不平且形成多孔的结构;MLA物相分析数据显示,焙烧渣和残渣中物相的种类变化不大,但是由于钒酸钙的大量减少导致每种物相含量在浸出前后相差很大;V元素分布测试结果表明:首先氧化铁固溶体相因固溶大量的V和其他杂质元素难以被酸浸出;当焙烧时间达到360 min后形成的辉石-硅酸钙过渡相阻碍了氧的扩散导致部分V元素包裹其中而难以被酸浸出。     

钒渣空白焙烧过程物相变化特征研究

钒渣空白焙烧工艺属于钒渣提钒领域的新方法,明确物相变化特征对于构建和完善钒渣焙烧过程的物相演变机理具有重要意义。本文从以往钒渣物相研究中易忽略的物相含量、形貌和钒元素赋存状态着手,应用矿物分析仪、X射线衍射分析仪和扫描电镜等设备对空白焙烧阶段钒渣中主要物相的变化特征进行了分析,结果表明：钒尖晶石、铁橄榄石和钙铁辉石随焙烧温度上升而逐渐氧化分解,含量逐步降低,钒酸锰、氧化铁、铁板钛矿等产物含量逐渐增加;随焙烧温度上升,钒尖晶石、铁橄榄石及钙铁辉石由边缘氧化逐渐过渡至内部氧化直至完全分解,其中钒尖晶石的氧化分解产物主要为钒酸锰、氧化铁及铁板钛矿,铁橄榄石、钙铁辉石的氧化分解产物主要为氧化铁和玻璃质;焙烧过程,钒渣中的钒元素主要由钒尖晶石向钒酸锰、氧化铁和铁板钛矿等物相迁移;900℃是钒渣空白焙烧的合适温度。     

含钪钛矿石氯化焙烧—浸出分离钪研究

云南含钪钛矿石原矿含TiO212.68%、Fe 31.65%、Sc2O392 g·t-1,钪主要分布于钛辉石、钛磁铁矿和磁铁辉石中。采用螺旋溜槽重选—弱磁选—摇床重选工艺处理该矿石得到了Sc2O3含量为266 g·t-1,钪回收率为90.34%的钪精矿及TiO2为48.62%,钛回收率为55.95%的钛精矿。采用氯化焙烧和湿法浸出相结合的工艺进一步分离钪精矿中的钪,工艺条件试验结果表明,在氯化钠用量为4%、焙烧温度为900℃、焙烧时间为90 min、浸出液固比R=1.5∶1、盐酸用量为3%、浸出时间为75 min的综合条件下,钪的浸出率为83.39%~83.47%,浸出渣中钪含量为40.08 g·t-1~40.37 g·t-1。浸出渣的扫描电镜图谱分析显示,浸出渣中没有出现钪的谱线峰值,表明钪的溶解较彻底。     

稀土矿硫酸铵焙烧法提取稀土

探究了稀土精矿和稀土尾矿硫酸铵焙烧水浸稀土工艺。研究发现,氟碳铈矿预活化焙烧处理后与硫酸铵混合焙烧,稀土矿物转变为可溶性硫酸稀土盐,预活化焙烧处理有助于提高硫酸铵焙烧过程中稀土矿物向硫酸盐的转变,进而提高稀土浸出率,稀土浸出率最大达到90%。稀土尾矿煤基还原焙烧-磁选铁富集稀土,该过程不仅得到了铁精矿和富稀土渣,尾矿中氟碳铈矿得到活化分解有利于硫酸铵焙烧过程中的物相转变。针对选铁后的富稀土渣分别考虑了硫酸铵配比、焙烧温度和焙烧时间对稀土浸出率的影响。得出富稀土渣最佳硫酸铵焙烧条件:硫酸铵配比为4∶1,焙烧温度350℃,焙烧时间45 min,80℃热水浴浸出时间2 h,浸出液液固比10 m L·g-1,La、Ce、Nd最高浸出率分别为82.83%,76.53%,77.14%。     

钛铁矿盐酸加压浸出制备人造金红石试验研究

对典型钛铁矿的化学成分、物相组成和表面结构进行表征,X射线衍射(XRD)分析其结果表明,钛铁矿中主要的物相成分为FeTiO_3。根据钛铁矿的成分特点,采用还原焙烧-盐酸加压浸出法对钛铁矿进行浸出制备人造金红石,研究了预焙烧处理对于铁元素价态及浸出效果的影响。结果表明,弱氧化焙烧和还原焙烧均能够改善钛铁矿的理化性能,强化其浸出效果。最佳的预处理方式为还原焙烧,还原剂用量为8%,焙烧温度900℃,焙烧时间60 min。对于还原焙烧后的钛铁矿进行盐酸加压浸出研究,考察了浸出温度、浸出时间、盐酸浓度、液固比等因素对浸出效果的影响。盐酸加压浸出的最优条件为:浸出温度140℃,浸出时间4 h,盐酸浓度20%,液固比9∶1。此条件下得到的浸出渣煅烧所得金红石TiO_2含量可达93.45%。该工艺流程比较简单,能够有效地实现钛铁矿中杂质的分离,获得高品位的人造金红石产品。     

某含金银褐铁矿预处理工艺对氰化浸出的影响

研究了某含金银褐铁矿的工艺矿物学,该矿主要矿物为褐铁矿,铁、铜、锌、铅、锰元素主要以氧化物形式均匀分布在褐铁矿中。针对该矿物特性,本研究采用氧化焙烧-浸出工艺对该矿进行预处理,研究了焙烧条件、浸出条件对该矿中铁、铜、锌、铅、锰元素浸出的影响;通过实验最佳预处理工艺条件为:在温度650℃,保温2 h下焙烧,将焙烧渣在室温下,采用浓度1.5 mol·L~(-1)的硫酸溶液、液固比4∶1、浸出4 h下浸出,铁、铜的浸出率分别为:4.16%,42.26%,较好地选择性除铜;将氧化焙烧-酸浸预处理后的矿物与未处理矿物和氧化焙烧-碱性浸出预处理进行氰化浸出试验对比,银浸出率分别为42.61%,7.10%,13.50%,氧化焙烧-酸浸出预处理后银回收率提高了35%;同时可以回收铜、铁等有价元素。     

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%。     

基于响应曲面法的含锆废盐中ZrO2的回收工艺

含锆废盐是粗四氯化锆提纯工艺产生的主要固废,含有大量氧化锆和可溶性氯化物,通过水浸-焙烧处理可回收其中的氧化锆。采用响应曲面法优化水浸工艺,当液固比为8∶1 mL/g,搅拌时间为60 min,浸出次数为3次时,浸出渣中氧化锆含量的预测值为95.2%。同时对浸出渣进行焙烧处理,当焙烧温度为600 ℃,时间为60 min时,焙烧产物中氧化锆含量为96.23%。采用SEM、XRD、XRF对浸出渣和焙烧产物的微观形貌和成分进行表征分析,研究结果表明,浸出渣和焙烧产物的主要成分为氧化锆,焙烧产物中氧化锆的含量相比浸出渣提高约1%,且晶粒相比浸出渣表现更优。      

钒钛铁精矿常压盐酸浸出分离铁钛试验研究

在常压条件下,采用盐酸浸出法对钒钛铁精矿进行选择性浸出试验,研究了液固比、浸出温度、浸出时间和盐酸浓度对铁和二氧化钛浸出率的影响,并对浸出渣结构、形貌、粒度及元素分布进行了研究。结果表明,盐酸浸出过程破坏了钒钛铁精矿中的磁铁矿物相,浸出渣表面出现了较为明显的粉化现象,铁元素进入浸出液;而钛铁矿未被破坏,仍以钛铁矿的形式存在酸浸渣中。最优浸出条件为:液固比为9∶1,浸出时间为60 min,盐酸浓度为18.6%,浸出温度为85℃。最优条件下铁的浸出率为85.41%,二氧化钛的浸出率为7.22%;酸浸渣的产率为27%,Ti O2品位约为34%。     

攀枝花钛渣盐酸浸出制备高品质富钛料

为解决攀枝花钛精矿粒度过细的问题,采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣-氧化还原焙烧改性-盐酸浸出工艺制备高品质富钛料,为氯化法钛白粉生产提供优质原料。试验主要以常规钛渣为研究对象,借鉴钛精矿氧化还原焙烧参数对钛渣进行改性处理,通过考察浸出压力、添加剂和浸出方式对钛渣主体杂质相黑钛石M_3O_5固溶体的浸除效果来研究改性钛渣适宜的浸出工艺。结果表明,常压浸出对M_3O_5溶出效果差;添加剂可溶氯化盐、乙醇和金属铁粉不能有效提高M_3O_5浸除能力;二段浸出对钛渣浸出效果影响较小;加压浸出和搅拌浸出均有利于提高钛渣酸浸除杂(M_3O_5)效果,但都不能制备出合格的富钛料。这主要是由于钛渣改性残留较多的难溶黑钛石M_3O_5固溶体,结构较为致密,反应活性差所致。由于低品位钛渣改性处理后可能含较少的M_3O_5相,采用此种改性钛渣进行盐酸加压一段搅拌浸出(浸出条件为:145℃浸出7 h,浸出液固比为2∶1,盐酸浓度为20%),能获得w_(TiO_2)93%,w_(∑(CaO+MgO))1.5%的高品质富钛料,满足国内沸腾氯化原料要求。     

氢氧化钠焙烧法提取稀土电解渣中稀土的工艺研究

针对目前从氟盐体系稀土熔盐电解渣中回收稀土效率低的问题,提出了一种NaOH焙烧-盐酸优溶浸出法。系统考察了焙烧温度、焙烧时间、NaOH添加量,以及盐酸浓度、液固比、浸出温度、浸出时间对渣中稀土提取效果的影响。结果表明:在焙烧温度600℃、焙烧时间1.5h、NaOH与稀土熔盐电解渣质量比0.8∶1、盐酸浓度2mol/L、液固比8∶1、浸出温度40℃、浸出时间15min的工艺条件下,稀土浸出率为99.22%。     

某硫化铜精矿焙烧浸出过程铜元素赋存状态研究

针对某硫化铜精矿焙烧浸出过程铜元素赋存状态研究发现,硫化铜精矿中铜主要以辉铜矿赋存,其次为黑铜矿和赤铜矿.通过750℃焙烧后,焙砂中铜元素主要以氧化铜赋存,其次为铁矿物包裹铜.二段浸出渣样品中铜元素主要以铁酸铜赋存,部分赋存在赤铁矿等矿物中.     

从高铜金精矿中综合回收有价金属试验研究

研究了以沸腾焙烧—酸浸—氰化浸出工艺从高铜金精矿中综合回收铜、金等有价元素。试验确定的最佳条件为:1)高铜金精矿沸腾焙烧预处理温度为650℃,焙烧时间为2h;2)焙砂用硫酸浸出铜,硫酸质量浓度为50g/L,浸出时间为2h,浸出温度为80℃,液固体积质量比为4∶1~5∶1,浸出后渣铜品位降至0.286%;3)硫酸浸出渣与静态焙烧渣用氰化钠浸出金,金浸出率为96.5%,银浸出率为63.5%。该工艺对高铜金精矿中Au、Ag、Cu的综合回收率较高。     

锂电回收过程铁铝渣制备烧结砌块工艺

以废旧锂电池回收过程产生的铁铝渣为主要原料,页岩为辅料,制备铁铝渣烧结砌块,系统研究了页岩掺量、烧结保温时间和烧结温度对所制备的烧结砌块的体积密度、吸水率和抗压强度的影响,并优化得到最优的烧结条件为：页岩掺量30%、成型压力25 MPa、升温速率3℃/min、烧成温度950℃、保温时间1.0 h,烧制的烧结砌块样品体积密度为1.68 g/cm³,吸水率为18.13%,抗压强度达到21.81 MPa。XRD和SEM结果表明,生成的共熔物填充了空隙,提高了致密程度和强度。得到的产品毒性浸出结果符合《危险废物鉴别标准浸出毒性》(GB 5085.3—2007)的要求,使用过程无重金属污染风险。     

改性对高钛渣物相组成的影响研究

以CaO,NaNO3为添加剂,研究了添加剂配比和焙烧温度对高钛渣物相组成的影响。焙烧实验结果说明,改性焙烧使高钛渣中的TiO2转变为钛酸钙,且焙烧温度越高,CaO添加剂配比越大,相转变越完全。高钛渣改性的适宜条件：高钛渣与CaO,NaNO3的配比为10：8：3;焙烧温度为1200～1300℃;焙烧时间为120min。对改性后的高钛渣进行了初步的酸解浸出实验,在焙烧温度1200℃、焙烧时间120min、高钛渣与CaO,NaNO3的配比为10：8：3时,浸出率可达到96．23％。     

从湿法炼锌渣中回收银和硫

研究了用二甲苯浸出—焙烧—硫酸浸出杂质—氰化浸出银工艺从湿法炼锌渣中回收硫和银。试验结果表明:在反应温度95℃、反应时间15min、液固体积质量比5∶1条件下用二甲苯浸出,硫浸出率为96.40%;分硫渣中加入1%氢氧化钠,在630℃下焙烧2h,然后用硫酸浸出锌、铁等杂质,控制液固体积质量比为4∶1,pH为1.0,反应温度为95℃,反应时间为3h;之后对硫酸浸出渣氰化浸出银,体系pH控制在9.5~11.5之间,液固体积质量比为3∶1,氰化钠质量浓度2.0g/L,浸出时间24h,银回收率为78.5%。     

电炉还原渣制备钢渣陶瓷的实验研究

利用电炉炼钢过程中产生的还原渣作为制备钢渣陶瓷的主要原料之一,采用传统的陶瓷烧结工艺,研究确定了电炉还原渣掺量对陶瓷性能的影响,并制备出性能良好的陶瓷试样,试样的抗折强度可达到99.95 MPa,吸水率为0.12%。运用X射线衍射仪及扫描电镜等测试手段对试样进行了物相组成及微观结构分析。研究表明,陶瓷试样中还原渣的掺量可达到50%左右,试样的主晶相由普通辉石相、透辉石相及钙长石相组成。     

含金硫酸渣硫酸盐化焙烧—氯盐浸出试验研究

针对难处理含金硫酸渣进行了硫酸盐化焙烧—氯盐浸出试验研究,考察了硫酸体积分数、硫酸用量、焙烧温度、焙烧时间、焙烧促进剂用量对焙烧效果的影响,以及氯酸钠用量、氯化钠用量、浸出温度、液固比、浸出时间对浸出效果的影响。试验结果表明:在硫酸用量为1.6 t/t渣,硫酸溶液体积分数为60%,焙烧温度为500℃,焙烧添加剂RS-1用量为50 kg/t,焙烧时间为80 min时,焙烧效果最好;在NaClO_3用量为100 kg/t,Na Cl用量为70 kg/t,浸出温度为80℃,液固比为3.5∶1,浸出时间为3 h时,浸出效果最佳;其最终试验得到浸渣中金品位为1.80 g/t,浸出率为95.01%。     

钨铁渣的资源化利用研究

钨铁渣是有较高价值的二次资源,但难以通过常规的物理选矿方法处理,利用难度大,将其直接堆存,不仅占用大量土地,还会导致土壤和地下水污染等环境问题。研究提出硫酸铵焙烧-浸出提锰和碱浸提硅工艺,从钨铁渣中回收锰和硅2种有价金属,得到钽铌富集料。结果表明,在焙烧温度450℃,硫酸铵和钨铁渣质量比为1∶1、焙烧时间90 min,浸出过程中液固比5∶1、浸出时间60 min的条件下,锰的提取率为79.56%。在氢氧化钠浓度10 mol/L,浸出时间2 h,浸出温度120℃的条件下,硅的提取率为30.10%。该新工艺对设备要求低,操作简便,并获得附加产品,为解决钨铁渣问题提供了新思路。