高鈣鎂電爐鈦渣制備優(yōu)質人造金紅石的研究.pdf

1、我國攀西地區(qū)鈦資源豐富，已探明儲量8.7億t（以TiO2計），屬巖礦型鈦鐵礦資源，選礦所得鈦鐵精礦結構致密，鈣、鎂等雜質含量高。為了大規(guī)模高效利用該地區(qū)的鈦資源，我國對攀西地區(qū)鈦鐵精礦制取高品位富鈦料的方法進行了大量研究，選擇了生產規(guī)模大、效率高的電爐熔煉法作為主要技術途徑，并投入了工業(yè)化生產。但是電爐熔煉法獲得的鈦渣TiO2品位低，鈣、鎂等雜質含量高，不能直接用作氯化法鈦白生產及海綿鈦制取的原料。因此，研究開發(fā)從電爐鈦渣中進一步除去鈣

2、鎂等雜質的理論及新技術，對攀西地區(qū)鈦資源的大規(guī)模高效利用具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文以攀鋼高鈣、鎂電爐鈦渣為研究對象，綜合運用熱力學原理及X-射線衍射、光學顯微鏡和掃描電鏡等現(xiàn)代微觀測試手段，對電爐鈦渣的性質、酸浸過程雜質的溶出行為、活化焙燒-酸浸除雜技術和基礎理論進行系統(tǒng)研究，開發(fā)出高鈣、鎂電爐鈦渣制備優(yōu)質人造金紅石的新技術。取得以下結論：
　　 (1)攀鋼電爐鈦渣TiO2含量為72.42％，主要雜質元素為Fe

3、、Mg、Ca、Al、Si，其中CaO＋MgO的含量達到9.57％；主要礦物相為黑鈦石固溶體和硅酸鹽礦物，其相對含量分別為87.6％和8.2％，二者呈鑲嵌狀態(tài)分布，雜質元素Mg、Fe、Al集中分布在黑鈦石固溶體中，Si、Ca集中分布在硅酸鹽礦物中。
　　 (2)鈦渣加壓酸浸雜質溶出行為研究表明，加壓酸浸不能有效去除雜質，鈦渣TiO2品位僅能提高到75％左右；酸浸過程添加NH4HF2能強化鈦渣中硅酸鹽礦物的溶解，但固溶于黑鈦石中的F

4、e、Mg、Al等雜質溶出效果差，鈦渣TiO2品位也僅能提高到80％左右。固溶于黑鈦石固溶體中的Fe、Mg、Al等雜質溶出效果差是導致酸浸不能有效去除雜質、顯著提升鈦渣TiO2品位的主要原因。
　　 (3)鈦渣鈉化焙燒-酸浸研究表明，將Na2CO3與鈦渣按質量比3∶7混合，在900℃下焙燒2h，焙燒產物采用兩段硫酸沸騰浸出，能夠有效去除雜質，獲得TiO2品位為92.23％，回收率92％左右，CaO＋MgO含量為0.78％的人造金紅

5、石。
　　 (4)對鈦渣與Na2CO3混合物料進行機械活化處理，能強化鈦渣鈉化焙燒-酸浸除雜的效果，在焙燒、酸浸條件與未機械活化時相同的條件下，獲得TiO2品位為94.61％，CaO＋MgO含量為0.68％的人造金紅石。
　　 (5)鈉化焙燒-酸浸機制研究表明，鈦渣添加Na2CO3焙燒后，鈦渣中的黑鈦石與發(fā)生Na2CO3反應，生成了鈦酸鈉、鐵酸鈉、以及Na-Fe-Ti-O系和Na-Mg-Ti-O系固溶體；鈦酸鈉、鐵酸鈉、

6、以及非化學計量Na-Mg-Ti-O系固溶體中的雜質具有良好的酸溶性能，在酸浸過程中被溶出，Na-Fe-Ti-O系固溶體較為穩(wěn)定，其中的雜質僅能部分被溶出，上述化合物中的鈦組分轉變?yōu)榻鸺t石型和銳鈦型TiO2，從而有效去除了雜質，顯著提升了人造金紅石的TiO2品位。
　　 (6)機械活化強化鈦渣鈉化焙燒-酸浸除雜效果的機理在于，機械活化處理改善了鈦渣與Na2CO3反應的動力學條件，并使礦物晶格缺陷增加，晶胞體積增大，提高礦物晶格內能

7、和反應活性，從而強化鈦渣與Na2CO3的化學反應，促進黑鈦石固溶體向鈦酸鈉、鐵酸鈉、以及Na-Fe-Ti-O系和Na-Mg-Ti-O系固溶體的轉變，提高了雜質的溶出效果。
　　 (7)還原-銹蝕法富鈦料活化焙燒-酸浸除雜研究表明，活化焙燒-酸浸法具有良好的原料適應性，在與處理鈦渣條件相同的情況下，獲得了TiO2品位在95％以上，CaO＋MgO含量為0.69％的人造金紅石。
　　 本文基于固相反應原理及機械活化理論，開發(fā)出