四川某地含钛高炉渣综合利用途径研究

论文摘要

随着经济的持续发展和社会的不断进步,人类对各种金属的需求量越来越大,冶金规模也越来越大,由此造成了各种金属的富矿资源不断减少乃至趋于枯竭,矿产资源的供需矛盾日益突出。我国西部地区的钛铁矿经高温炼铁后排放出的废渣中含18%左右(以TiO2计)钛资源,长期以来未利用,造成资源严重浪费。并且占用土地,污染环境。因此开展工业废渣资源的综合利用技术研究,对国民经济的可持续发展及西部大开发,都有极为重要的意义。本论文以四川某地含钛高炉渣为研究对象,通过X荧光光谱分析其主要成分和矿物组成。采用粒度、水力重选、磁选等物理方法,考察钛的分离富集规律。结果表明：该尾渣为碱性渣,钛主要以钙钛矿形式存在。水力重选分选后,重矿物品位为20.76%,轻矿物品位为15.69%；磁选后,带磁性矿物品位18.98%,非磁性矿物品位为17.97%,与原矿品位18.56%相比,TiO2富集效果不明显,即通过物理法使得尾渣中钛分离富集效果不明显。采用四因素三水平正交实验,分别考察以盐酸和硫酸为浸出剂浸取含钛高炉渣时,pH值、液固比、搅拌时间、浸出温度等因素对TiO2浸出率的影响,结果表明：以盐酸和硫酸为浸出剂浸取含钛高炉渣,TiO2最高浸出率分别为65.09%和65.24%。对实验数据进行极差分析,各因素影响顺序分别是,盐酸体系：pH值>温度>液固比>搅拌时间；硫酸体系：pH值>搅拌时间>液固比>温度。经比较硫酸体系在能耗、时间和耗酸量等方面均优于盐酸体系。采用硫酸法制备钛白粉,通过单因素方法考察了酸浸阶段液固比、硫酸用量、浸出温度对Ti02浸出率的影响并优化了工艺条件。在pH值<0.5,液固比为4.5：1,硫酸用量为95ml/100g试样,浸出温度为45℃,TiO2浸出率最高达69.71%,经洗涤后TiO2总浸出率可达89.82%。该条件下3次重复性实验中TiO2平均总浸出率为89.95%。考察水解温度和水解时间对TiO2水解率的影响。水解温度95℃,水解时间2h水解率可达96%以上。水解产物经洗涤,干燥,高温煅烧制得产品Ti02纯度为98.82%,水溶物<0.6%,未过45gm标准筛矿物<0.1%,达到锐钛型钛白粉主要基本指标。初步研究了以含钛高炉渣为主要原料制备的无机外墙涂料的性能。当水玻璃加入量为30%,碱(NaOH 2%, KOH 2%)加入量为4%,碱土金属氧化物加入量为5%,填料为2%,制得的外墙涂料涂膜未软化、无脱落,无刷痕、无干裂,且耐冻融循环性好。为含钛高炉渣综合利用制备无机外墙涂料提供了实验基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 高炉渣资源及其组成
• 1.2.2 含钛高炉渣中钛提取研究现状
• 1.2.3 含钛高炉渣综合利用现状
• 1.3 研究目标
• 1.4 研究内容与研究路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究路线
• 第2章 物理方法分选
• 2.1 实验原料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 试样粒度组成
• 2.2 实验仪器与试剂
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验试剂
• 2的测定方法'>2.3 TIO₂的测定方法
• 2.4 固体样溶解方法
• 2.5 含钛高炉渣物理分选方法试验
• 2.5.1 实验方法
• 2.5.2 含钛高炉渣磨矿试验及与各溶剂可溶性试验
• 2.5.3 含钛高炉渣重力、磁力分离试验
• 2.6 小结
• 第3章 含钛高炉渣直接生产钛白粉试验
• 3.1 酸浸体系的筛选
• 3.1.1 酸性浸出正交实验
• 3.1.2 盐酸浸出和硫酸浸出的比较
• 3.2 硫酸法酸解含钛高炉渣反应过程和反应机理
• 3.2.1 酸浸反应过程原理
• 3.2.2 水解及煅烧反应原理
• 3.3 钛渣酸解浸出条件参数的影响
• 3.3.1 液固比（浸液体积与矿样质量比）影响
• 3.3.2 硫酸用量的影响
• 3.3.3 浸取温度影响
• 3.3.4 优化浸出条件下浸出试验
• 3.3.5 杂质对浸出液的影响
• 3.4 钛液水解参数的影响
• 3.4.1 水解温度对钛液水解的影响
• 3.4.2 水解时间对钛液水解的影响
• 3.4.3 杂质对水解过程影响
• 3.5 偏钛酸水洗纯化、煅烧
• 3.6 推荐工艺流程
• 3.7 存在问题及拟解决方法
• 3.8 小结
• 第4章 含钛高炉渣生产外墙涂料技术方案试验
• 4.1 试验可行性和反应机理
• 4.1.1 试验可行性
• 4.1.2 高炉渣为原料制备无机涂料的原理
• 4.2 实验原料组成及作用
• 4.3 试验方法
• 4.4 外墙涂料工艺条件试验
• 4.4.1 水玻璃加入量对涂料性能的影响
• 4.4.2 碱的种类和加入量对涂料涂膜性能的影响
• 4.4.3 碱土金属氧化物用量对涂料性能的影响
• 4.5 推荐工艺流程
• 4.6 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果
• 附录