试析水淬含钛高炉渣的酸解研究

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1、四川大学硕士学位论文水淬含钛高炉渣的酸解研究姓名：严芳申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：李春20060423摘要水淬含钛高炉渣的酸解研究化学工艺专业研究生：严芳指导老师：李春#lStgt攀枝花钒钛磁铁矿经选矿后约有55％左右Ti进入铁精矿，在随后的高炉炼铁中，钛基本上进入高炉渣。攀钢每年要排放300万吨这种含钛22—23％的高炉渣。由于Ti含量高，不能作为生产水泥的原料，而作为提取钛的原料其品位又太低，目前还没有寻求到有效利用途径。大量高炉渣堆积如山，不仅占用了大量的土地，而且污染了环境。对含钛高炉渣的综合利用是现在迫切需要解决的环保问题。本研究从理论分析入手，热力学计算表明，硫酸

2、分解高炉渣的反应在常温下即具有较大的热力学趋势，而热力作用(水淬)无论在热力学和动力学方面都将更有利于浸出反应的进行。故提出对含钛高炉渣先水淬后酸解的方案。初步的实验证实，与自然冷却的高炉渣相比，水淬确实显著地强化了高炉渣的浸出。研究发现，浸出分为两个阶段，在钛浸出率璺O％以前，浸出非常迅速，而之后则趋于停滞。提出了分段酸解水淬含钛高炉渣的工艺路线。采用20-30％硫酸首先对水淬渣在较低温度下进行一段浸出。研究了各组分(n、AI、Mg和Si)的浸出行为，发现Al和Mg优先于Ti溶出。当钛的浸出率为46％时，Al几乎完全溶出，而Mg则有65％溶出，而且在初期酸解中AI、Mg和1i浸出率之比保

3、持恒定，并不随浸出条件而改变．提出将钛的浸出率达46％作为一段浸出的终点。1考察了直接酸解、先活化一再酸解以及边磨边浸三种方式对一段浸出渣(--次渣)的浸出效果．发现边磨边浸方式能显著强化二次渣浸出，研究了边磨边浸方式下的二段浸出工艺条件，获得优化的浸出条件是：50％H2S04、渣酸比l：1．33，90℃左右、球料比5：1、转速500r／rain，在此条件下钛的浸出率为94％以上。四川大学硕士学位论文探讨了硫酸浸出水淬高炉渣的机理。首先是包含Ti、A1年4lMg等的固溶体或非晶态物种的溶出，然后才是晶态物种的溶出；晶态物种中首先是透辉石溶出，然后才是钛酸钙的溶出；晶态的CaTi03具有较宽

4、的粒径分布，大尺寸的CaTiOa晶体优先溶出，而小至卜2pm的CaTi03雏晶被包裹而难以溶出。浸出后期(钛浸出率≥80％)，浸出过程受固膜扩散控制。另外，本研究还对水淬渣酸解时硅的浸出行为进行了研究。当硫酸浓度230％时，硅在浸出的同时也在析出；当硫酸浓度达到50％时，硅的溶出和析出以相同的速度进行。硅的上述行为可能与反应体系中离子强度的变化、硫酸钙的水合结晶以及氢离子的水化作用等有关。关键词：水淬，含钛高炉渣，浸出，边磨边浸ⅡStudyonthesulfuricaciddissolutionofwater-quenchedTi--bearingblast—·furnaceslagGra

5、duateStudent：YahFangSupervisor：Prof．LiChunAbout55％titaniumcontainedinsidePanzhihuatitanium-vanadiummagnetiteoreenterstheenrichedironconcentrate，andthengoesintoblast-furnaceslagduringsubsequentblast-furnacepuddling．About3milliontonsofthisslagcontaining22—23％titaniumisdepositedinPanzhthua．Theslagcan

6、neitherbeutilizedintheproductionofcementduetohighTicontent,norbeusedtOextractTitaniumduetOitsrelativelylowTicontent．Theslagispileduplikemountains．Rnotonlytakesagreatamountoffarmlandbutalsocontaminatestheenvironmentaround．Therefore，effectiveutilizationoftheslagisanurgendyenvironmentalproblem．Thepre

7、sentresearchfirstlytheoreticallyanalyzedthepossobilityoftheutilizationofthisslag．ThermodynamiccalculationindicatesthatthereactionoftheTi-bearingblast-furnaceslagwithsulfuricacidhasalargethermodynamicpotential．Mor