改性含鈦高爐渣中金紅石相的析出與分離研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦中的鈦約有50％在選礦后進入鐵精礦，這部分鈦經(jīng)過釩鈦磁鐵礦高爐冶煉后進入高爐渣中，形成了含鈦高爐渣。目前，含鈦高爐渣的綜合利用問題仍未得到解決，因此，實現(xiàn)含鈦高爐渣的綜合利用具有理論意義和應用價值。
　　本文基于含鈦高爐渣中鈦組分的分布特點，采用“高溫改性-搖床分選-濕法冶金”相結合的方式，通過對含鈦高爐渣改性處理，使渣中大部分鈦組分形成金紅石相，實現(xiàn)了渣中鈦組分的富集，采用搖床分選和鹽酸浸出除雜相結合的方法將改性渣中的

2、鈦組分進行分離。
　　本文研究了氧化過程、熔化性溫度、添加劑用量、晶種加入量以及氧氣流量對于熔渣中金紅石相析出和粗化過程的影響，獲得了較佳的高溫改性工藝參數(shù)。研究了金屬鐵在熔體中的行為，確定了氧化時間與渣中鐵含量之間的關系，分析了金屬鐵的沉降過程，實現(xiàn)了金屬鐵的回收。研究了熔渣中金紅石相的等溫和降溫過程中的析出與粗化動力學，并獲得了兩種條件下的動力學方程，其中降溫過程金紅石相的體積分數(shù)可以近似用JMAK方程進行描述，即:
　

3、　X=1-exp（-c/αn），其中，n=0.385,c=2.73exp[-39.49/1723-T]。描述金紅石晶體隨溫度T變化的方程為:αr3=A（T）[1+ exp（-b/αp）]，其中p=0.66,b=1.27 exp[-45.27/(1723-T)]。在等溫實驗中，金紅石晶體的平均半徑隨時間的變化就可以由方程d/dt((r3)/x)=k1/x-k2給出。
　　研究了改性渣的搖床分選過程，得出搖床分選的較佳工藝參數(shù)為:沖程

4、12mm，沖次:360次/min。進行了單一粒級的搖床分選實驗，結果表明，物料粒度越小，精礦的TiO2含量越高，精礦產(chǎn)率越低，尾礦和中礦的產(chǎn)率越高，尾礦中TiO2含量也越高，回收率隨著物料粒度的減小而降低。在74～150μm和48～74μm兩種粒級下分別進行了一次精選和一次掃選實驗研究，為搖床分選擴大實驗奠定了基礎。
　　本文還對搖床分選精礦進行了鹽酸浸出除雜實驗研究，獲得的浸出除雜過程中較佳的工藝條件為:浸出溫度373K，浸出時

5、間5h，鹽酸濃度25％，液固比6∶1，攪拌速度為600rad/min，物料粒度:48～74μm。在以上較佳的工藝條件下，進行了高品位人造金紅石制備及循環(huán)浸出實驗研究，通過浸出時間分別為5h、2h和2h的三段浸出工藝可以制得TiO2含量為93.75％的人造金紅石產(chǎn)品，其CaO、MgO含量為1.45％，可以作為優(yōu)質的鈦工業(yè)原料應用。浸出液通過補加鹽酸的方法進行循環(huán)浸出，循環(huán)數(shù)次后，可以通過調節(jié)濾液的pH值，使溶液中的Fe3+、Al3+、Ca

6、2+、Mg2+去除。
　　本文研究了高溫改性及搖床分選擴大實驗，60kg和300kg高溫改性擴大實驗獲得的金紅石晶體的平均晶粒度分別達到了82.02μm和95.31μm。此外，在60 kg及300kg高溫改性擴大實驗中，距離液面頂部越近，渣中的金紅石晶體析出量越小。對60 kg渣樣中金紅石晶體的沉降過程計算結果表明，處在液面頂部的金紅石晶體沉降至坩堝底部所用的時間約為0.3s。通過對擴大實驗與實驗室實驗結果的對比表明，擴大實驗所獲