氧化铝赤泥提取二氧化钛的研究

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1、氧化铝赤泥提取二氧化钛的研究指导老师：专业班级：学生：2011年6月17日报告内容课题提出背景硫酸浸出赤泥渣的实验研究实验结果与分析浸出动力学分析结论一、课题提出背景1.赤泥的产生及利用现状赤泥的产生赤泥的危害赤泥的综合利用一、课题提出背景2.二氧化钛的性质及其应用范围二氧化钛的性质TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)+2H2OTiO2+H2SO4→TiOSO4+H2OTiO2十2Cl2+2C→TiCl4+2CO二氧化钛的应用一、课题提出背景3.二氧化钛的生产方法与工艺硫酸法FeTiO3十2H2SO4→TiOSO4十FeS

2、O4十2H2OTiOSO4十H2O→TiO2十H2SO4氯化法2FeTiO3十7Cl2十3C→2TiCl4十2FeCl3十3CO2TiCl4十O2→TiO2十2Cl2一、课题提出背景表2-1氧化铝赤泥的化学成分成分Al2O3SiO2CaOFe2O3Na2OREONd2O3Sc2O3TiO2Nb2O5V2O5灼减含量%23.5216.7016.119.206.280.170.0220.0164.800.0470.04312.154.拜耳法氧化铝赤泥及其盐酸浸出渣的化学成分测定一、课题提出背景表2-2氧化铝赤泥渣的主要成分及含量

3、成分氧化铝氧化钙二氧化硅总稀土氧化钛灼减含量%13.845.5834.460.164.7725.65从表2-1、2-2可以看出氧化铝赤泥中Sc2O3、TiO2、Nb2O5均达到了工业平均经济品位。一、课题提出背景钛在赤泥中主要以钙钛矿、锐钛矿的形式存在。图2-1拜耳法赤泥的X射线衍射图二、硫酸浸出赤泥渣的实验研究实验流程如图：二、硫酸浸出赤泥渣的实验研究实验装置示意图：二、硫酸浸出赤泥渣的实验研究表3-1正交实验因素及水平水平温度（℃）时间（min）硫酸浓度（mol/L）液固比（mL：g）190406321208094315

4、01201254180160186三、实验结果与分析表4-1实验结果序号温度（℃）浓度（mol/L）时间（min）液固比（ml：g）二氧化钛浸出率（%）190640380.80%290980468.02%39012120579.63%49018160663.93%5120680571.98%6120940691.45%712012160380.94%812018120448.72%91506120678.49%101509160592.41%111501240484.92%121501880335.85%1318061604

5、80.02%141809120315.59%151801280675.65%161801840516.07%三、实验结果与分析温度浓度时间液固比73.09%77.82%68.31%53.30%73.27%66.87%62.87%70.42%72.92%80.28%55.61%65.02%46.83%41.14%79.33%77.38%26.44%39.14%23.72%24.09%为i因素j水平的水平平均值；为i因素的极差；即i因素的全部水平平均值中，最大值与最小值之差。三、实验结果与分析四、浸出动力学分析假设液一固相间的反

6、应是由表面向中心发展。浸出完成之前，在颗粒中心有未反应核。1、硫酸通过扩散层向渣粒表面扩散(外扩散)；2、硫酸进一步扩散通过固体膜(内扩散)；3、硫酸与渣粒发生化学反应，与此同时亦伴随有吸附或解吸过程；4、生成的不溶产物使固体膜增厚，而生成的可溶性物质通过固体膜扩散(内扩散)；5、生成的可溶性产物扩散到溶液中(外扩散)。四、浸出动力学分析硫酸浸出赤泥渣的过程示意图四、浸出动力学分析设浸出过程的浸出反应为aA(s)+bB(ap)=cC(s)+dD(aq)则浸出速度可用下式表示浸出速率受浸出剂外扩散阻力、浸出剂内扩散阻力、化学反

7、应阻力以及生成物向外扩散阻力的影响。结论拜耳法赤泥中含有较高的二氧化钛，其质量百分含量约为4.80％，达到了工业平均经济品位，具有利用价值。确定了影响二氧化钛浸出率的各因素的主次顺序，得到浸出二氧化钛的最优化方案为：当反应温度为120℃，浸出剂硫酸浓度为12mol/L，反应时间为160min，液固比为6:1时，二氧化钛的浸出率最高，几乎可以完全被浸出。通过动力学分析得出硫酸浸出赤泥渣中的二氧化钛其反应速率主要受硫酸外扩散阻力、硫酸内扩散阻力、化学反应阻力以及生成物向外扩散阻力的影响。主要影响因素有硫酸浓度、浸出温度、液固比、

8、搅拌强度、赤泥粒度。致谢感谢王克勤老师和王皓老师的精心指导，两位老师严谨的治学态度、废寝忘食的工作精神深深感染了我，必将使我终身受益。借此，我谨向两位老师致以最诚挚的谢意。感谢答辩委员会的各位老师，抽出宝贵时间审阅论文。感谢硕士研究生邓海霞师姐和朱国海师兄的热心帮助，在此我表示衷心的感谢。