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高钛型高炉渣渣钛分离研究

周志明

  本文对攀钢高钛型高炉渣渣钛分离进行了全面的试验和理论研究,拟定了攀钢高钛型高炉渣渣钛综合利用的技术路线,通过在攀钢高钛型高炉渣中加入分离剂NaOH,得到了钛白粉和4A分子筛,和用于水泥添加料的残渣,可望真正实现攀钢高钛型高炉渣的二次资源化,达到攀钢高钛型高炉渣渣钛综合利用的目的。攀钢高钛型高炉渣渣钛分离的基础是,高钛型高炉渣中含有>60%高附加值元素钛、硅、铝的氧化物,这些氧化物在高温下易于与NaOH反应,生成相应的含氧酸钠盐,利用这些含氧酸钠盐的溶解性即可实现渣钛初步分离。通过对炉渣的性能、渣钛分离的作用机理、渣钛分离热力学与动力学研究,确定了渣钛分离的技术路线。通过对共熔渣生成条件——分离剂的加入方式、分离剂的加入量、炉渣共熔温度和共熔渣生成动力学研究,确定和优化了高温共熔条件。通过水浸与分离——浸取液温度、浸取液碱度、浸取时间、搅拌条件以及浸取动力学研究,确定并优化了水浸条件。通过由偏钛酸制取钛白粉——偏钛酸洗涤、漂白、煅烧、磨粉等研究,得到了钛白粉产品。通过硅、铝化合物深加工——调节母液成分、陈化、晶化、过滤和干燥制得了4A分子筛产品。通过对高钛型高炉渣渣钛分离的深入研究,本文在试验和理论方面获得了以下研究成果:(1) NaOH作为分离剂,使其在高温下与高钛型高炉渣中高附加值元素钛、硅、铝的氧化物生成可以进一步分离的钛、硅、铝的含氧酸钠盐;(2) 试验研究表明高温共熔的最佳条件是,分离剂与渣在室温混合,渣:分离剂=100:66(质量比),随炉升温,在反应温度为1250℃,反应时间为30min时,得到具有最佳分离效果的共熔渣;高温共熔反应符合化学反应控制,反应转化率可用式x=1-((1-t/t_f)~3)~(1/2)表示;(3) 水作浸取剂,搅拌速度2000r/min,浸取时间80min时,温度对浸取的影响很小;在浸取的传质阻力消除后,钛、硅、铝的钠盐的浸出动力学可用化学反应控制颗粒缩小时的缩芯模型进行描述,钛、硅、铝的钠盐的浸取动力学式可分别表示为: 1-(1-x)~(1/3)=0.1259+0.01036t 1-(1-x)~(1/3)=0.2059+0.008857t 1-(1-x)~(1/3)=0.3520+0.004072t,反应时间分率与浸出率可用下式进行描重庆大学博士学位论文述tR、__J.‘.~‘。二,_、~...一.、._.__._二_、,,、。_.=l一(廿)=1一(l一戈)’‘’,认妓铂四反出革以’11UZ、slUZ、川2U3计分另U人75%,84%和80%;(4)制取钦白粉:在共熔渣的浸取液中,加入偏钦酸晶种,在35℃下结晶3小时,再用10%的硫酸溶液进行漂洗,在漂洗后的偏钦酸中再加入暇504进行盐处理,在650℃的条件下进行锻烧,lh后,得到了钦白粉;(5)水热法合成4A分子筛:用高钦型高炉渣中硅、铝源作为4A分子筛骨架生产4A分子筛,其钙交换容量>270m留g,接近洗涤剂行业4A分子筛使用水平,合成条件为5102/A12O3摩尔比2.0,陈化温度50℃,陈化时间Zh,晶化温度95℃,晶化时间3h时,最后得4A分子筛。与已有的研究比较,本论文的突出特点是用NaOH作为攀钢高钦型高炉渣的渣钦分离剂,制取出了钦白粉和4A分子筛,不仅使渣中具有高附加值的钦、硅、铝成了二次资源,而且添加分离剂的量,远远小于用酸处理量,同时整个工艺过程无二次污染,为以后工业上利用攀钢高钦型高炉渣奠定了基础。……   
[关键词]:高钛型高炉渣;NaOH;TiO_2;4A分子筛
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:重庆大学2004年