钛渣和钛铁矿制备富钛料的研究现状

介绍了国内外钛渣和钛铁矿资源综合利用的现状,并详细叙述了国内外不同的钛渣和铁钛矿制备富钛料的生产工艺。通过对比发现,开发一种在较低能源消耗和较小环境污染条件下从酸溶性钛渣中进一步除杂获得优质人造金红石的新技术,对于我国钛资源的大规模高效利用具有重要意义。认为寻找能替代天然金红石的物料固然重要,而其中开发一种低能耗的金红石生产方法显得尤为重要。     

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。     

钛渣制备高品质富钛料新工艺——焙烧条件的研究

云南武定地区的电炉钛渣品位一般在70％～85％,试验选用品位为71．91％的钛渣为研究对象,将其与碳酸钠焙烧得到中间产物,后对中间产物进行水洗,酸溶,还原,水解,得到品位为97％左右的富钛料,该方法能使钛氧化物的产率最高达到89．51％,用以满足沸腾氯化法生产钛白粉和海绵钛的需要。试验主要研究碳酸钠和钛渣的混合焙烧阶段,通过试验确定出适宜的煅烧条件为925℃,3h,碱矿比为1．5：1。     

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。     

世界钛渣研发现状与发展趋势

对于国内外钛渣的生产,主要从钛渣还原冶炼过程的机理研究,生产中的新工艺、新设备的研发进展,副产品生铁的综合利用、提升产品附加值这3个方面进行了论述,为我国钛渣生产的发展提供了借鉴。     

含钛电炉熔分渣制备4A分子筛及其吸附性能

以含钛电炉熔分渣提钛后的水浸液为原料,采用常压回流法和水热法分别合成了4A分子筛.在控制硅铝比（n（SiO₂）/n（Al₂O₃）摩尔比）为2的条件下,系统探讨了水钠比（n（H₂O）/n（Na₂O）摩尔比）、反应时间和温度对合成4A分子筛物相和微观形貌的影响.当控制水钠比为80且反应时间为8 h时,采用常压回流法可以制备出尺寸均一且结晶完全的4A分子筛;而采用水热法在120℃条件下,3 h即可制备得到形状规则的4A分子筛.另外,探讨了水热法不同反应温度条件下制备的分子筛对硫酸铜溶液吸附性能的影响.结果表明：反应温度为120℃条件下合成的4A分子筛对铜离子的吸附效率最高,在150 min时其吸附率可达70%.     

熔分钛渣喷煤还原试验

为解决短流程钛渣提纯过程钛渣品位达不到要求的问题,在实验室条件下模拟熔分电炉熔化钛渣,向熔融态的钛渣中喷入煤粉以提高钛渣的品位,研究了喷煤量和喷煤反应时间对熔融钛渣品位的影响。结果表明,随着喷煤量的增加,钛渣二氧化钛品位提高;而随着喷煤时间增加,钛渣二氧化钛的品位先提高后降低。向温度1 600℃的50 kg熔融钛渣中喷入7 kg煤粉,持续喷吹20 min,再反应20 min后,钛渣二氧化钛品位从70%上升到了82%。这一结果将为短流程钛渣提纯提供一个新的途径。     

含钛铌铁精矿含碳球团熔分过程试验研究

为了实现我国白云鄂博地区含钛铌铁精矿资源的高效利用,以含钛铌铁精矿为原料,采用预还原-熔分的加热制度,研究熔分温度、熔分时间和碱度对含钛铌铁精矿含碳球团熔分行为以及渣系性质的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征含碳球团在熔分过程中的微观结构及物相变化.实验结果表明:金属化率86.31 %的预还原含钛铌铁精矿含碳球团在1 400 ℃下熔分12 min后可实现渣铁有效分离,获得珠铁和富铌渣.随碱度升高,渣的熔点升高,渣的流动性指数降低,碱度为1.0时,球团的熔分效果较优;随熔分时间增加,含钛铌铁精矿含碳球团中的Ca₂Ti₂O₆相减少,Ca（Ti_0.4Fe_0.3Nb_0.3）O₃相增加,钙钛铌共生物的尺寸增加,呈十字树枝状.      

水热法从含钛电炉熔分渣中制备纳米片状结构二氧化钛光催化剂

采用水热法,以氢氧化钠为分离剂,从含钛电炉熔分渣中成功制备出纳米片状结构二氧化钛光催化剂,并探讨了水热反应时间、水热温度以及碱液浓度对分离提取纳米片状结构二氧化钛的影响.随着水热反应时间的延长,水热温度以及氢氧化钠溶液浓度的提高,从含钛电炉熔分渣中分离提取的二氧化钛结晶度越好,微观形貌更趋近于纳米片状结构.水热法处理含钛电炉熔分渣的最佳反应条件是:水热温度高于180℃,水热反应时间大于24 h,碱液浓度达到12 mol·L^-1.以制备得到的纳米片状结构二氧化钛为光催化剂,在氙灯光照90 min后,甲基蓝降解率可达81.1%.     

含钛高炉渣渣钛分离研究

对某钢厂高钛型高炉渣进行了渣钛分离研究,确定了以NaOH作为分离剂制取偏钛酸晶体粉末的工艺路线,实现了合钛高炉渣资源的有效利用.含钛高炉渣中的钛、硅、铝氧化物在高温下与NaOH发生发应,生成相应的含氧酸钠盐,经过水浸和酸洗即可得到偏钛酸结晶.实验表明,温度对分离效果的影响显著,当渣与分离剂之比为50∶33、焙烧温度达1 350℃时,效果最佳,生成的偏钛酸量最大.     

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%。     

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.      

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。     

Recovery of titanium from titanium bearing blast furnace slag by sulphate melting

Recovery of titanium from titanium bearing blast furnace slag by ammonium sulphate and potassium sulphate melting method is carried out for the first time, which transforms the titanium bearing substances such as perovskite (CaTiO₃) into water soluble ones, such as TiOSO₄. The effect of reaction temperature on recovery efficiency of titanium was investigated through the experiment. The results showed that the recovery efficiency of titanium increased slightly with the increase in reaction temperature from 320 to 410°C. The conditions of titanium recovery from titanium bearing blast furnace slag are 410°C for 35 min, with the mass ratio of water quenched titanium bearing blast furnace slag, ammonium sulphate to potassium sulphate at 1∶8∶1. Under these conditions, the recovery efficiency of titanium was 94·7%, which was higher than ammonium sulphate melting method. Recovery efficiency of titanium was increased due to the presence of potassium sulphate. In addition, the residue was in the form of a solid powder, and the content of TiO₂ in residue was 3·20%.

Pour la première fois, on a effectué la récupération du titane à partir de laitier de haut-fourneau porteur de titane par la méthode de fusion au sulfate d’ammonium et au sulfate de potassium, qui transforme les substances porteuses de titane comme la pérovskite (CaTiO₃) en substance soluble dans l’eau, comme le TiOSO₄. On a examiné par expérimentation l’effet de la température de réaction sur le rendement de la récupération du titane. Les résultats ont montré que le rendement augmentait légèrement avec l’augmentation de la température de réaction de 320°C à 410°C. Les conditions de cette récupération du titane sont de 410°C pendant 35 min, avec le rapport de masse du laitier de haut-fourneau porteur de titane, trempé à l’eau, au sulfate d’ammonium et au sulfate de potassium, de 1:8:1. Sous ces conditions, le rendement était de 94·7%, ce qui était plus élevé que la méthode de fusion au sulfate d’ammonium. Le rendement augmentait grâce à la présence du sulfate de potassium. De plus, le résidu avait la forme d’une poudre solide et la teneur en TiO₂ de ce résidu était de 3·20%.     

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。     

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。     

高炉渗铝渣口的试验研究

开发的渣口渗铝工艺设备简单,易于操作,主要工艺参数如下:渗铝剂配比为铝粉10％,氧化铝粉88％,氯化铵2％;加热温度为850℃;保温时间11h。渗铝层具有耐高温、耐磨损、抗氧化、与基材结合强度高等特性。生产试验表明,渗铝渣口的使用寿命比普通渣口高2.28倍。     

Preparation of Ti5Si3 by silicothermic reduction of titanium-bearing blast furnace slag

In the present study, the silicothermic reduction experiments of titanium-bearing blast furnace slag were carried out in argon atmosphere at different temperatures in order to prepare titanium silicide (Ti₅Si₃). The influences of temperature and reaction time on the reaction process were studied by X-ray diffraction and scanning electron microscope equipped with energy-dispersive spectroscopy. It was found that most of the titanium can be transformed to Ti₅Si₃ within a short time when the reduction temperature was higher than 1773?K. The produced Ti₅Si₃ particles were sintered and formed a porous skeleton structure due to its high melting point, with liquid slags filled in it. Meanwhile, it was found that high temperatures and long reaction time were beneficial for the separation of slag from Ti₅Si₃. This novel method of preparing Ti₅Si₃ may provide a route to recycle titanium-bearing blast furnace slag.     

利用不锈钢尾渣及矿渣制砖的试验研究

通过利用不锈钢尾渣及矿渣制砖的试验,确定了不锈钢尾渣及矿渣制砖的合理配比。在此基础上,开发了激发不锈钢尾渣及矿渣活性的技术。结果表明:配加质量分数分别占0.4%、0.6%的Na2SO4和NaCl作为激发剂,可激发不锈钢尾渣及矿渣的活性,使砖的抗压强度最大提高了42.6%。