高爐渣制取高鈦渣的新工藝研究.pdf

1、面對(duì)資源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，人們對(duì)資源的合理應(yīng)用以及人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越關(guān)注。攀枝花鋼鐵公司采用高爐煉鐵，每年產(chǎn)出大量的高爐渣，造成現(xiàn)有渣場(chǎng)難以堆放且嚴(yán)重污染金沙江水域，而渣中含有大量的鈦、鋁和鎂等有價(jià)金屬也是一種極大的浪費(fèi)。以攀鋼年產(chǎn)400萬(wàn)噸鐵計(jì)，每年產(chǎn)出高爐渣約320萬(wàn)噸，其中約含有90萬(wàn)噸二氧化鈦資源。國(guó)內(nèi)學(xué)者近20年來(lái)對(duì)高鈦渣的利用作了大量研究，力圖找到回收利用高爐渣的辦法，以變廢為寶而且也保護(hù)了環(huán)境。因此用循

2、環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想來(lái)探討可持續(xù)發(fā)展的新途徑，避免二次污染，同時(shí)回收爐渣中的有價(jià)金屬是具有重要意義的。本文對(duì)于攀鋼煉鐵高爐渣中鈦、鋁元素的富集與分離，進(jìn)行了較為系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探索。首先探討了在不同酸濃度、酸礦比、反應(yīng)時(shí)間等條件下硫酸與高爐渣分解率的變化，最終在較低的酸濃度下獲得了較高的酸解率，取得了重要的突破.然后根據(jù)高爐渣鐵含量低，鋁含量高的特點(diǎn)以及水解工序的要求，分析了硫酸鋁銨的離子積關(guān)系，研究了溶液酸度、硫酸銨的加入量、溫度、以及結(jié)晶時(shí)間等因

3、素對(duì)脫鋁率的影響，確定了較優(yōu)的脫鋁工藝條件?？紤]到本實(shí)驗(yàn)中鈦液含鈦低，酸度高的情況下，自生晶種水解法受F值影響較大而難以水解，采用微波場(chǎng)誘導(dǎo)，成功地產(chǎn)生了活性較好的晶種，使水解率達(dá)到92[％]，時(shí)間縮短到3小時(shí)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了外加晶種的優(yōu)化加入量。經(jīng)分離、洗滌、煅燒后的產(chǎn)品，TiO<,2>含量達(dá)到98[％]。 本文還在理論上就微波對(duì)晶體材料的作用、水解過(guò)程的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了研究。酸解反應(yīng)過(guò)程是顆粒中鈣鈦礦與溶液間的多相反應(yīng)過(guò)程

4、，微波輻射與晶粒間有無(wú)相關(guān)作用是人們困惑的問(wèn)題之一。本文以方盒中運(yùn)動(dòng)自由粒子的薛定諤(Schrodinger)方程的解為基礎(chǔ)，考慮到晶粒團(tuán)簇表面約束了公有化電子，因而有分裂能級(jí)的特性，公有化電子可吸收電磁波，由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。能級(jí)之間的間距視團(tuán)簇的大小不同而有差異，因此將高爐渣抽象成多晶體系的鈣鈦礦材料，并以此計(jì)算出鈣鈦礦系統(tǒng)對(duì)微波的頻率響應(yīng)，從一個(gè)側(cè)面表明微波在加快酸解浸出中的作用。 在水解與結(jié)晶動(dòng)力行為的研究中，設(shè)定添加的晶種能

5、夠完全抑止晶核的形成，體系中不會(huì)產(chǎn)生新的晶核，結(jié)晶過(guò)程中晶核數(shù)目保持不變，溶質(zhì)只在添加晶種表面上生長(zhǎng)等假設(shè)條件，以物質(zhì)平衡為基礎(chǔ)，導(dǎo)出了微觀條件下的晶體生長(zhǎng)率與宏觀水解率及晶種加入量的關(guān)系式。并且假定在間歇過(guò)程中混合良好，固液濃度分布均勻，并忽略晶體的聚集和破碎等二次過(guò)程，以粒數(shù)平衡方程為基礎(chǔ)，采用分離變量的方法對(duì)上述過(guò)程的粒數(shù)平衡方程進(jìn)行數(shù)學(xué)求解，得到了粒度獨(dú)立生長(zhǎng)關(guān)系下的粒度頻率分布函數(shù)。對(duì)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的分析表明，當(dāng)添加的晶種數(shù)量足夠