含钛高炉渣中钛组分的绿色分离技术

介绍了从含钛高炉渣中回收钛的绿色分离技术.该技术包括三个连续的单元操作过程：（1）促使渣中分散于各矿物相的钛组分选择性转移并富集于设计的矿物相-钙钛矿,实现“选择性富集”;（2）促进熔渣中富集相-钙钛矿的“选择性析出与长大”;（3）改性渣经选矿分离处理,完成“富集相-钙钛矿”的“选择性分离”.该技术特点是清洁,低成本和处理能力大.     

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。     

高钛高炉渣中钙钛矿相的析出行为

为促进高钛高炉渣中钙钛矿相选择性析出，满足选矿分离的要求，分别在恒温和连续冷却过程中研究了钙钛矿相的析出行为。实验结果表明，钙钛矿相析出的适宜温度区间为１４００～１３００℃，熔渣在此温度范围内缓慢冷却（冷却速度０．５℃／ｍｉｎ），可有效促进钙钛矿相析出并使其枝晶产生粗化，结晶量达２４．８９％，晶粒度达４８．２７μｍ。此外，通过钙钛矿晶体形貌的变化，探讨了枝晶粗化机理，认为晶体产生缩颈重熔促进了枝晶粗化。     

热处理温度与含钛高炉渣中钙钛矿相结晶量和晶粒度关系的研究

本文用晶核形成及长大理论,研究含钛高炉渣中钙钛矿相折出状态与热处理温度变化的关系,找出了钙钛矿相析出的结晶量和晶粒度同时达到最大值的最佳温度区间,为钙钛矿相的分离提供有利条件。     

从相图分析含钛高炉渣选择性分离富集技术

应用相图分析了含钛高炉渣选择性分离富集路线,并评估了各种方法的经济可行性。对于钙系选择性长大分离富集路线,将炉渣成分调整到CaSiO3-Ca3Si2O7-CaTiO3区域,可保证钙钛矿相的析出。由于各物相的密度差较小,重选并不适宜。另外,富集渣的后序处理难度大、成本高。对于钠系选择性分离富集路线,采用一步调渣法路线难以取得较高纯度的富钛渣。钢铁研究总院提出了二步调渣法分离富集路线,既可得到较高纯度的富钛渣,又可利用硅资源,还可循环利用钠资源,为我国含钛高炉渣的综合利用提供了一条环境友好、循环高效利用的绿色废物综合利用新流程。     

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。     

热处理条件对含钛高炉渣中钙钛矿相析出行为的影响

为了实现攀钢含钛高炉渣中钛组分的有效回收,研究了将钙钛矿作为钛的富集相时,不同热处理条件对钙钛矿相选择性析出行为的影响。通过分析化学组分及矿物组成特点,结合相图理论,采用选择性析出技术,探索了Fe_2O_3加入量、结晶温度、结晶时间及降温速度对钙钛矿富集效果的影响。试验结果表明,原渣加入2.54%CaO为调整剂,经1 025℃预氧化30 min后,再与1%的Fe_2O_3混匀,在1 470℃下熔融60 min,然后以0.5℃/min降温速率降至1 320℃并恒温90 min,最终所获得的改性渣中钙钛矿结晶量为30.62%、晶粒大小为63.17μm,实现了含钛高炉渣中TiO_2的有效富集,为钙钛矿与钛辉石的浮选分离创造了条件。     

用盐酸浸出含钛高炉渣富集钛的试验研究

攀西地区钒钛磁铁矿经高炉冶炼后产生大量高钛炉渣,其中TiO2质量分数达18%~27%。研究了常压下用盐酸浸出含钛高炉渣,考察了盐酸浓度、反应温度、酸渣体积质量比及反应时间对含钛高炉渣中各组分浸出率的影响。结果表明:在反应温度90℃、浸出时间5h、盐酸浓度6mol/L、酸渣体积质量比1.1∶1条件下,Mg、Al、Fe浸出率均达65%以上,Ti浸出率低于6%,滤渣中TiO2质量分数超过40%,钛得到有效富集。     

热处理温度与含钛高炉渣中钙钛矿相结晶量和晶粒度关系的研究

本文应用晶核形成及其长大理论,研究了含钛高炉渣中钙钛矿相析出状态与热处理温度变化的关系,找出了钙钛矿相析出的结晶量和晶粒度同时达到最大值的最佳温度区间,为钙钛矿相的分离提供了有利条件。     

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...     

由含钛高炉渣合成复合肥初探

以含钛高炉渣作为主要原料,采用加热法制备复合肥,以提高其溶解性能,使其中的营养元素转化为易被植物吸收利用的形式.考察了工艺条件对肥料溶解性能的影响.结果表明,合成复合肥的适宜工艺条件为:硫酸铵与含钛高炉渣的质量比为8:1,加热温度为300 ℃,恒温时间为30 min. 复合肥中含有氮、硅、硫、钙、镁、铁和钛等营养元素,其中氮、硫、镁、铁和钛以水溶性物质的形式存在;硅和钙以枸溶性物质的形式存在,均可被植物有效利用.     

高磷转炉渣中磷的富集行为研究

为了实现高磷转炉渣中磷的有效富集, 以P₂O₅质量分数为10%的Ca O-Si O₂-Fe₂O₃-P₂O₅-MgO-MnO炉渣为研究对象, 通过实验室热态实验研究了高磷转炉渣中磷的赋存形式, 探讨了炉渣碱度和Fe₂O₃含量对高磷转炉渣中磷的富集行为的影响.结果表明:在高磷转炉渣中磷元素主要以n2CaO·Si O₂-3CaO·P₂O₅ (n C₂S-C₃P) 固溶体的形式存在, 炉渣碱度和Fe₂O₃含量变化对其赋存形式没有影响.炉渣碱度变化会影响2CaO·Si O₂的生成量, 碱度太高或太低, 均不利于渣中磷向富磷相富集, 控制炉渣碱度在1.5¹.8之间有利于渣中磷元素的充分富集.增加渣中Fe₂O₃含量, 可以减少2CaO·Si O₂的析出量, 提高富磷相中P₂O₅的含量, 有利于渣中磷元素的富集.     

二氧化钛改质对含磷转炉渣中磷富集行为的影响

为了有效富集含磷转炉渣中磷,通过TiO₂熔融改质研究了磷富集行为,对TiO₂改质过程进行了热力学探讨,同时对实验炉渣进行磁选分离提取了富磷相.在1623 K条件下,随着渣中TiO₂含量的增加,渣中先期析出的n2CaO·SiO₂-3CaO·P₂O₅（以下简记nC₂S-C₃P）固溶体与TiO₂不断反应析出CaSiTiO₅、CaTiO₃和高磷固溶体（n'C₂S-C₃P,n'<n）,先期析出的nC₂S-C₃P固溶体会随着TiO₂含量的增加而逐渐减少甚至消失,如渣中TiO₂含量进一步增加或过量,前述反应生成的高磷固溶体（n'C₂S-C₃P）继续与TiO₂反应,从而使富磷相中磷含量进一步提高.经350mT磁场强度下磁选后,改性后的渣中收集到的非磁性物较原渣提高了23.84%,P₂O₅分配比由0.96增加到2.92,分离的非磁性物占炉渣总量的65.43%,渣中74.46%的磷进入收集的非磁性物中,实现了绝大部分磷元素的回收利用.     

改性含钛高炉渣中钙钛矿浮选分离工艺研究

为了实现攀钢含钛高炉渣中钛组分的有效回收,对其进行了化学组分的调整和高温选择性析出处理,在此基础上,进行了改性渣中主要矿物的浮选、人工混合矿浮选、改性渣浮选等研究。结果表明,辛基异羟肟酸(OHA)对三种矿物表现出一定的捕收能力和选择性;捕收剂与抑制剂用量对浮选效果未有明显效果,且耗酸量较大;通过SEM和EDX分析表明,各矿物表面被针状硫酸钙覆盖导致捕收剂与抑制剂对矿物的作用效果减弱,因此需要寻求较为有效的表面处理剂对改性渣处理后再进行浮选分离。     

Effect of cooling regime on phase transformation and chromium enrichment in stainless-steel slag

Cooling regime of stainless-steel slag has a great influence on the migration rule of chromium. Effect of cooling rate on chromium distribution in CaO–SiO₂–MgO–Al₂O₃–Fe_xO–Cr₂O₃ system has been studied by FactSage, XRD and SEM-EDS in this paper. Results showed that the main phases in stainless-steel slag are spinel, bredigite, wustite, lime and periclase. Chromium was enriched in the stable phases. With the decrease in cooling rate, the size of chromium-rich phase increased relatively while chromium content in spinel phase reduced. Rapid cooling was favourable to the chromium enrichment in spinel phase in high basicity (high than 2.0) stainless-steel slag.     

转炉脱磷渣物相结构对脱磷的影响

通过采用热力学软件 Factsage 6.4、SEM、EDS、XRD,并结合红外和拉曼实验手段分析研究了一次倒渣和终点炉渣物相结构.结果表明：一倒渣和终渣的黏度均随着温度的升高而降低.温度相同时,一倒渣的黏度较高,但熔点低于终渣.低温时形成的液相较多,更有利于脱磷反应的进行.炉渣 Si、Ca、P 元素富集的区域,形成的矿相主要为2CaO?SiO2-3CaO?P2 O5固溶体相,对脱磷较为有利;而 Fe、Mn、Mg 和 O 元素富集的区域,形成的物相主要为铁氧化物和RO相,炉渣脱磷能力脱磷较差.红外和拉曼分析结果表明：一倒渣和终渣都形成SiO4四面体单元,一倒渣主要以Si-O-Si键为主,而终渣主要以P-O-P键为主.硅酸盐网状结构单元结构越多,对脱磷越有利.     

Element migration and phase distribution characteristics during crystallization of rare earth phase in rare earth slag

The crystallization experiment of molten rare earth (RE) slag under different cooling rates was carried out. The characteristics of element migration and phase distribution during RE phase crystallization were studied by using different equipment. The experimental results show that there are two RE phases in the RE slag, namely (Ca, Ce, La)₅(SiO₄)₆F and (Ca,Ce,La,Mg)₃(Ti,Al,Nb)₂O₇. During the cooling crystallization process of molten RE slag, Ca and P elements in the RE phase of (Ca,Ce,La)₅(SiO₄)₆F migrate from inside to outside, and finally gather at the outer edge of the phase to form phase Ca₃(PO₄)₂. The RE phase (Ca,Ce,La)₅(SiO₄)₆F is distributed inside the furnace-cooled slag, and the RE phase (Ca,Ce,La,Mg)₃(Ti,Al,Nb)₂O₇ is distributed in the surface layer of the furnace-cooled slag. And based on the phase distribution characteristics, the central hollowing method is proposed to realize the preliminary enrichment of valuable elements Ti, Nb and RE in RE slag.     

固相分光光度法测定石煤渣中痕量钽

在0.30mol/LHCl介质中钽吸附于树脂上,再与5 Br PADAP反应生成有色络合物,在最大吸收波长575nm处,对树脂相直接进行光度测定,建立了固相分光光度法测定痕量钽 的新方法。钽的质量浓度在0～200μg/L范围内符合比尔定律,其表观摩尔吸光系数为2.75×106。该法已应用于石煤渣中痕量钽的测定,获得了满意的结果。     

CaO基含V2O5及TiO2脱磷终渣磷酸盐赋存形式

以Ca O基含V₂O₅、Ti O₂脱磷终渣为研究对象, 采用共存理论建立磷富集程度R_ci-cj模型, 并与实际渣系的磷酸盐赋存形式进行对比研究.结果表明:随着碱度的增加, 3CaO·P₂O₅的质量作用浓度逐渐降低, 4CaO·P₂O₅的质量作用浓度逐渐增加, 而2CaO·Si O₂的质量作用浓度呈现出先增加后降低的趋势;C₃P+C₄P的富集可能性范围87%⁹4%, C₂S既是主要的硅酸钙化合物也是形成富磷产物必不可少的物质, 磷酸盐富集相中主要以C₂S-C₃P和C₂S-C₄P的形式存在于炉渣中, 结合扫描电镜 (SEM) 结果、X射线衍射 (XRD) 分析与假设, 计算可得深灰色富磷区域内的含P₂O₅固溶体为2CaO·Si O₂-3CaO·P₂O₅和2CaO·Si O₂-4CaO·P₂O₅, 此结果与理论计算相吻合.