改性含钛高炉渣低温氯化的研究

论文摘要

我国大约有一半TiO2资源以钙钛矿形式损失于高炉渣中,所以这种高炉渣不能简单的用来制作水泥、混凝土等建筑材料。高炉渣中所含的钛大大改变了渣的物理化学性质。许多学者利用含钛高炉渣制作钛合金、TiCl4和钛白粉等。但由于Ti在炉渣中的分布分散,各种矿物中都含有钛组分,矿物之间相互连生现象比较普遍,使得钛渣中的钛不易氯化。针对以上存在的问题,本实验采用从反应器底部通入氯气使反应器里的物料发生流态化,粉状原料在被气流吹送的过程中进行加碳低温氯化反应（一般氯化温度在7000C-850°C）,仅使钛以四氯化钛气体的形式得到富集,改善工艺参数,以解决氯化过程中粘结问题,降低成本。本实验通过对含钛高炉渣加碳低温氯化,研究了引入磷酸后,Ca、Mg对渣中钙钛矿氯化的影响：1.通过实验测得在反应温度为800°C、氯化时间为2h、氮气流量为120ml/min、氯气流量为40ml/min、碳过量为20%时改性含钛高炉渣氯化反应氯化率最高。2.磷酸对于渣中矿物相的转化有很大影响：随磷酸的增加,非钛相体积分数增加,钙钛矿和含钛辉石相减少,磷酸钙增加,有利于渣中钛的氯化。3.动态氯化条件下,熔渣中钙钛矿和含钛辉石基本消失,生成不含钛无机物和复合矿物,分散在不同矿物相的钛组分选择性氯化到四氯化钛相,促进氯化反应进一步进行。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 攀枝花—西昌钒钛磁铁矿中钛的走向
• 1.2.1 钛铁矿
• 1.2.2 铁精矿及含钛高炉渣
• 1.3 国内外钛的氯化生产技术现状及发展趋势
• 1.4 选题依据
• 1.5 课题主要研究内容
• 第2章 含钛高炉渣低温氯化反应热力学分析
• 2.1 引言
• 2.2 体系简单反应原理
• 2.3 简单反应热力学计算
• 2.4 多组分多相平衡原理
• 2.5 平衡计算条件
• 2.6 平衡计算结果与分析
• 2摩尔比'>2.6.1 加碳氯化中的化学反应及CO与CO₂摩尔比
• 2.6.2 配碳比的影响
• 2.6.3 三种条件下体系部分平衡组成（体积分数）
• 2.7 本章小结
• 第3章 低温氯化实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 低温氯化实验
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.2.1 氯气的制备
• 3.2.2.2 高温炉的选择
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 实验过程
• 3.2.5 化学分析
• 3.3 低温氯化实验结果及讨论
• 3.3.1 添加剂对改性含钛高炉渣氯化过程的影响
• 3.3.1.1 粘结剂
• 3.3.1.2 添加剂
• 3.3.2 低温氯化改性含钛高炉渣的影响因素
• 3.3.2.1 反应温度对氯化率的影响
• 3.3.2.2 加碳量对氯化率的影响
• 3.3.2.3 氯气流量对氯化率的影响
• 3.3.2.4 反应时间对氯化率的影响
• 3.4 残渣分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 盐酸浸出改性渣反应动力学的研究
• 4.1 引言
• 4.2 未反应核模型
• 4.3 氯化反应过程动力学方程
• 4.4 高炉渣氯化反应动力学实验
• 4.5 高炉渣氯化反应动力学方程式的确定
• 4.5.1 动力学模型的计算
• 4.5.2 氯化反应活化能的确定
• 4.6 影响氯化过程的主要因素
• 4.6.1 氯化温度对氯化率的影响
• 4.6.1.1 实验方法
• 4.6.1.2 实验结果和讨论
• 4.6.2 氯化温度对氯化率的影响
• 4.6.2.1 实验方法
• 4.6.2.2 实验结果和讨论
• 4.6.3 碳过量对氯化率的影响
• 4.6.3.1 实验方法
• 4.6.3.2 实验结果和讨论
• 4.7 结论
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录