含钛高炉渣中钛组分的分离提取技术探析

许多地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿质资源,钒和钛以钒钛磁铁矿的形式存在于多金属共生矿床中,而经过挑选的铁精矿进入高炉,使得钛在炼铁过程中全部进入渣相,使高炉渣堆积如山,造成环境污染、资源浪费。因此,研究高炉渣中有价组分的提取与利用十分重要,基于此,本文通过分析含钛高炉渣中钛组分的分离提取技术,希望能为含钛高炉渣中钛组分的分离提取提供参考,实现保护环境、节约资源的目的。     

含钛高炉渣资源化综合利用研究现状与展望

 含钛高炉渣一直是钢铁工业固体废弃物再资源化综合利用的研究热点和难点。概述了含钛高炉渣资源化综合利用研究现状,指出了目前含钛高炉渣综合利用工艺的技术特点、工业化难度及对环境产生的影响。采用强酸或强碱、高温碳化或氯化对含钛高炉渣进行提取钛元素的方法,存在工艺复杂、耗能高、环境污染危害较大等不足;使用含钛高炉渣制作建材,虽然对环境没有危害,但是造成钛元素极大浪费;使用含钛高炉渣制取催化剂、抗菌材料和肥料,可使含钛高炉渣得到充分利用,且无尾渣和污染物产生。应综合利用含钛高炉渣中多种成分和矿物,提高含钛高炉渣综合利用率,使含钛高炉渣资源化综合利用的发展与环境保护和谐发展。     

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。     

高钛型高炉渣混凝土碳化深度试验研究

混凝土碳化造成钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性失效的主要原因。为研究攀枝花高钛型高炉渣混凝土抗碳化性能,对不同强度高钛型高炉渣混凝土进行不同碳化时间的室内加速碳化试验,结果表明：高钛型高炉渣混凝土强度越低,越容易被二氧化碳侵蚀;碳化时间越长,碳化现象越明显。基于Fick第一定律,根据高钛型高炉渣混凝土强度、碳化时间,建立了高钛型高炉渣混凝土碳化深度预测模型。经与试验结果对比,吻合度高,验证了预测模型准确度。     

攀钢高炉渣提钛技术进展

攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿，但到目前为止，矿石中所含的钛资源利用率十分低下，从原矿到钛精矿的钛收得率仅为7％左右。原矿中约有50％的钛进入了攀钢特有的高钛型高炉渣中，其TiO2含量为20—26％，已堆存的高炉渣中约有1300多万吨TiO2，且每年新增至少60万吨TiO2。这种高钛型高炉渣作为提钛原料其含钛量太低，如何有效提取或利用其中宝贵的钛资源是一个难度极大且非常重要的课题。本文对过去所做过的提钛技术研究进行了全面回顾，探讨了一些关键问题，以期明确今后提钛研究的方向和工作重点。     

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.      

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。     

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。     

真空碳热还原-酸浸含钛高炉渣制备TiC

中国超过50％钛资源在高炉冶炼过程中进入炉渣,渣中TiO2的质量分数高达20％～30％,是一种高附加值二次资源,但在对该资源综合利用过程中,始终未能解决经济提取、硅钛难分,二次污染严重等问题.在热力学理论指导下进行真空碳热还原-酸浸联合工艺处理含钛高炉渣制备TiC研究.研究表明,碳热还原温度越高或相同温度下真空度越高越有利于炉渣中各成分还原;随着真空度增加碳热还原温度要求降低;当温度达到1 573K,真空度为1 Pa,可将SiO2还原得到具有高蒸气压的SiO、MgO被还原为Mg蒸气而离开体系,可实现渣中硅镁与钛彻底分离;真空碳热还原含钛高炉渣制备TiC的最佳条件:还原温度1673 K,炉渣粒度75μm占80％,渣碳质量比100∶38.     

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”。     

金属热还原含钛高炉渣制取合金及残渣的研究

介绍了含钛高炉渣综合利用现状和几种主要的提钛技术，重点分析了合金化提取高炉渣中钛的研究现状，探讨了其关键技术问题与冶炼参数控制。指出此技术的关键在于选择合适的还原剂和冶炼参数的最优化设计，最后展望了此项技术的应用前景。     

用含钛熔分渣制备二氧化钛

钒钛磁铁精矿经高炉冶炼后,其中的TiO2几乎全部进入炉渣.为了有效利用钛资源,以含TiO249.36%(质量分数)的熔分渣为原料,经加碱焙烧、酸浸和水解后,制备海绵钛生产用原料一富钛料,研究焙烧温度对TiO2浸出率的影响,以及水解酸度对钛的水解率的影响.结果表明,焙烧温度对熔分渣中TiO2的浸出率影响很大:在低于1 000℃温度下加碱焙烧后钛的浸出率不高,而在1 300℃加碱焙烧后钛的浸出率高达92.2%;通过控制最终的水解酸度,钛的水解率可达91.5%,水解后产物为白色或浅黄色,颗粒较细,粒度为0.2～0.5 μm,TiO2品位达98.50%,可作为生产海绵钛的原料.     

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.     

含钛高炉渣制备CaTiO3-多孔地质聚合物光降解吸附材料

含钛高炉渣作为固体废弃物,国内存量巨大,且其中的钛组元难以提取,导致含钛高炉渣综合利用一直没有得到有效解决。针对当前含钛高炉渣利用率低、附加值低等问题,基于含钛高炉渣成分特点,通过选择性析晶(CaTiO₃优势析出)、碱激发,制备出CaTiO₃-多孔地质聚合物的复合材料。试验结果表明,析晶温度1 400 ℃、保温1 h能够促进CaTiO₃的优势析出,而剩余氧化物以玻璃相形式存在。制备出的CaTiO₃-多孔地质聚合物材料结合了CaTiO₃高光催化活性与多孔地质聚合物比表面积大的优点,对亚甲基蓝具有优异的吸附效果,最大吸附量可达60.4 mg/g。在投加量为50 mg,2 h吸附、3 h光降解条件下,对亚甲基蓝去除率可达94.5%,在治理有机污染领域有良好的应用前景。     

转炉高钛铁水冶炼工艺优化

由于高炉采用钛矿护炉,使得铁水中的钛质量分数明显增高,已远远超出转炉正常冶炼要求。为了减轻高钛铁水对120 t转炉冶炼带来的不利影响,如过程喷溅、“炉渣返干”、炉口黏渣等情况,通过改变铁水消化模式、供氧制度、枪位制度、造渣制度和终点控制制度等方面进行冶炼工艺优化,成功解决了这一系列问题。结果表明,优化后的冶炼工艺不仅缩短了废钢入炉的时间,稳定了过程控制,而且加快了生产节奏,吨钢钢铁料消耗降低2.5 kg,取得了较好的实践效果和经济效益。