高爐渣制取高鈦渣的新工藝研究.pdf

1、面對資源和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天，人們對資源的合理應(yīng)用以及人類生產(chǎn)活動對環(huán)境的影響越來越關(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、鋁和鎂等有價金屬也是一種極大的浪費。以攀鋼年產(chǎn)400萬噸鐵計，每年產(chǎn)出高爐渣約320萬噸，其中約含有90萬噸二氧化鈦資源。國內(nèi)學(xué)者近20年來對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)的思想來探討可持續(xù)發(fā)展的新途徑，避免二次污染，同時回收爐渣中的有價金屬是具有重要意義的。本文對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)的實驗探索。首先探討了在不同酸濃度、酸礦比、反應(yīng)時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)晶時間等因

3、素對脫鋁率的影響，確定了較優(yōu)的脫鋁工藝條件。考慮到本實驗中鈦液含鈦低，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[％]，時間縮短到3小時，并通過實驗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晶體材料的作用、水解過程的動力學(xué)行為進(jìn)行了研究。酸解反應(yīng)過程是顆粒中鈣鈦礦與溶液間的多相反應(yīng)過程

4、，微波輻射與晶粒間有無相關(guān)作用是人們困惑的問題之一。本文以方盒中運動自由粒子的薛定諤(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，因而有分裂能級的特性，公有化電子可吸收電磁波，由低能級躍遷到高能級。能級之間的間距視團(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，并以此計算出鈣鈦礦系統(tǒng)對微波的頻率響應(yīng)，從一個側(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，體系中不會產(chǎn)生新的晶核，結(jié)晶過程中晶核數(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程，以粒數(shù)平衡方程為基礎(chǔ)，采用分離變量的方法對上述過程的粒數(shù)平衡方程進(jìn)行數(shù)學(xué)求解，得到了粒度獨立生長關(guān)系下的粒度頻率分布函數(shù)。對動力學(xué)參數(shù)的分析表明，當(dāng)添加的晶種數(shù)量足夠