含鈦高爐渣渣鈦分離研究

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1、·70·中國有色冶金B(yǎng)卷研究開發(fā)篇·試驗研究含鈦高爐渣渣鈦分離研究劉旭隆，肖慶，沈敏敏，孫菲，李心林，石曉燕，李秋菊(上海大學(xué)上海市現(xiàn)代冶金與材料制備重點實驗室，上海200072)[摘要]對某鋼廠高鈦型高爐渣進行了渣鈦分離研究，確定了以NaOH作為分離劑制取偏鈦酸晶體粉末的工藝路線，實現(xiàn)了含鈦高爐渣資源的有效利用。含鈦高爐渣中的鈦、硅、鋁氧化物在高溫下與NaOH發(fā)生發(fā)應(yīng)，生成相應(yīng)的含氧酸鈉鹽，經(jīng)過水浸和酸洗即可得到偏鈦酸結(jié)晶。實驗表明，溫度對分離效果的影響顯著，當渣與分離劑之比為50：33、焙燒溫度達1350℃時

2、，效果最佳，生成的偏鈦酸量最大。[關(guān)鍵詞]含鈦高爐渣；分離劑；偏鈦酸[中圖分類號]TF841．3[文獻標識碼]A[文章編號]1672—6103(2013)06—0070—04高爐渣的20％～25％，水浸殘渣中TiO含量≤U刖舌10％。鈦及其合金具有重量輕、強度大、耐熱、耐腐蝕本實驗以攀鋼高鈦型高爐渣作為原料，利用堿等優(yōu)良性能。含鈦高爐渣是指冶煉釩鈦磁鐵礦產(chǎn)生性分離劑，通過焙燒、水浸和酸洗得到偏鈦酸晶體，的高爐渣，一般由CaO、MgO、SiO、Al9，和TiO等組偏鈦酸粉末加熱分解便可得到純度較高的TiO。成，其中

3、TiO，的含量為22％～26％，如果將這種渣l實驗作為制取金紅石、TiC1和鈦白粉的原料，其TiO品1．1實驗原料和儀器位太低；而作為普通高爐渣用于建筑材料等，TiO：的實驗的主要原料為攀鋼高鈦型高爐渣，另有偏品位又太高，造成鈦資源的浪費。攀鋼每年排放鈦酸晶種、5mol／L硫酸溶液。200～300萬t的含鈦高爐渣，爐渣堆積如山，不僅浪焙燒高爐渣與分離劑所用的裝置為非標管式氣費了資源，還污染了環(huán)境。因此，開展高鈦高爐渣中氛爐，工作最高溫度1750oC，如圖1所示。其他儀鈦資源回收利用的研究，具有十分重要的意義¨。器

4、有：JJ．1型精密定時電動攪拌器，78．1A型磁力加目前分離鈦元素實現(xiàn)爐渣再利用的方法主要有熱攪拌器，72F一6020型干燥箱。以下幾種：碳(氮)化提鈦、硫酸法提鈦、制取硅鈦復(fù)合合金、用作建筑材料制取硅鈦復(fù)合合金、作為光催機裝置化降解原料。尺國內(nèi)對渣鈦分離的研究較多，武漢科技大學(xué)開口管發(fā)的高鈦型高爐渣等離子熔融還原制取鈦硅合金技套管術(shù)--目前進展順利，產(chǎn)品的應(yīng)用研究、成套生產(chǎn)裝棱備的開發(fā)將是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵所在；東北大學(xué)進行了含Ti高爐渣的氧化與鈣鈦礦結(jié)晶研究，昆明理發(fā)盤工大學(xué)進行了高鈦型高爐渣直接選鈦技術(shù)升級試驗研

5、究；重慶大學(xué)周志明等人在1200～1300~C溫度圖1非標管式氣氛爐范圍內(nèi)用NaOH處理攀枝花高鈦型高爐渣然后用水1．2含鈦高爐渣的礦相分析浸取產(chǎn)物進行渣鈦分離”，該法NaOH的加入量為實驗礦樣取自攀鋼高鈦型高爐渣，其主要化學(xué)[作者簡介]劉旭隆(1988一)，男，山東省淄博市人，碩士研究生。元素采用x熒光光譜進行定性半定量分析(XRF)，[收稿日期]2013—01一O9[修訂日期]2013—09—05分析結(jié)果見表1。2013年l2月第6期劉旭隆等：含鈦高爐渣渣鈦分離研究·71·由表1可以看出，攀鋼含鈦高爐渣主要由

6、TiO，、高爐渣分離劑CaO、SiO：、A1O和MgO五種氧化物組成，其化學(xué)性質(zhì)取決于這些占絕大比重氧化物的性質(zhì)。這些氧化物可以分為三大類：①提供0一的堿性氧化物CaO；焙燒渣②吸收O轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合陰離子的酸性氧化物SiO，；③兩性氧化物TiO、A10。根據(jù)氧化物中陽離子靜電勢的大小可以確定氧化物堿性的強弱次序：CaO含鈦溶液殘渣>MgO>TiO2>A1203>SiO2。偏鈦酸晶種采用x射線衍射(設(shè)備型號：X’PertPRO，20為10～90。)確定含鈦高爐渣相組成，結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，含鈦高爐渣中的主要

7、成分是鎂和鋁的尖晶相、富鈦透輝石，其中鈦以鈦酸鈣形式存在，同時還含有少量的四氧化三鐵。三圖3渣鈦分離流程圖殘渣得到含鈦溶液；向含鈦溶液加入偏鈦酸晶種，同時進行蒸發(fā)結(jié)晶，待晶體不再生成時在室溫下冷卻，一一．過串濾得到最初的偏鈦酸晶體。由于偏鈦酸晶體中可能存在鐵酸鈉等雜質(zhì)，需要對其酸洗加以提純。1．5二氧化鈦的提取將得到的偏鈦酸晶體研磨至100目，在馬弗爐圖2含鈦高爐渣原料x射線衍射分析圖煅燒制取二氧化鈦，溫度為700℃，煅燒時間為180min1．3渣鈦高溫共熔實驗焙燒是整個渣鈦分離流程中的第一步，決定了2實驗結(jié)果與

8、分析鈦與渣的分離效果，是整個流程的關(guān)鍵所在。渣鈦2．1共熔渣的生成分離流程如圖3所示。1號～3號三份高爐渣與分離劑NaOH混合均為使高鈦型高爐渣與分離劑氫氧化鈉充分接觸勻后高溫焙燒，最后得到共熔渣的重量分別為48g、反應(yīng)，將高爐渣研磨至細微顆粒。分批將高爐渣放40g、38g。當溫度低于1350℃時，共熔渣中生成的入鐵研缽中研磨至100目，用電子天平稱取150g研白色煙霧較