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论文研究了盐酸法由改性含钛高炉渣制备富钛料的技术,并制备出TiO<,2>品位大于98%的富钛料。
改性钛渣进行 X-射线衍射和扫描电镜分析表明,改性钛渣主要由钙钛矿、钛辉石、富钛透辉石、镁铝尖晶石等组成。
盐酸浸出改性钛渣的热力学分析表明,在25℃~160℃之间的温度下,改性钛渣的主要化学成分TiO<,2>、CaO、MgO、FeO、AL<,2>O<,3>与盐酸反应的△G值都小于零。因此,这些化学成分在25℃~160℃间都能与盐酸发生化学反应。但由于这些化学成分并不是完全单独存在,而是脉络般分布于钛渣中,这对盐酸浸出速率和浸出效果产生很大的影响,实验结果表明,在常压条件下,浸出反应速率缓慢,盐酸除去杂质效果差,浸出渣达不到用作氯化法钛白原料的要求;在加压条件下,钛及杂质的浸出反应速率明显加快,可制备含TiO<,2>98%以上的富钛料。
盐酸浸出改性钛渣的动力学研究表明,浸出反应基本符合“未反应核缩减模型”,在常压下钛的浸出反应活化能为15.79kJ/mol,为混合控制;在加压条件下,钛的浸出反应活化能为12.85kJ/mol,为边界层扩散控制。
本论文主要以经选择性富集的改性含钛高炉渣(含TiO<,2>32%左右)为原料,通过盐酸酸解工艺制备富钛料。选择适当的工艺条件,使得高钛渣中的钛及杂质以可溶性组分形式进入溶液,再经浓缩、水解、煅烧等工艺,制备富钛料。
本实验主要研究盐酸在常压和加压条件下酸浸过程的影响因素:盐酸浓度、反应温度、矿酸比、粒度、反应时间,并分析精矿经酸解过滤后滤液中钛的含量。实验结果表明,随着盐酸浓度的提高,反应时间的延长,温度的提高,矿酸比的降低,粒度的减小等均会在一定程度上提高精矿中钛的浸出率。且在100℃以下直接用盐酸酸解精矿,钙、镁、铝,铁等杂质部分进入溶液,而钛则只有少部分进入溶液中;而在提高反应温度的条件下,钛及其他杂质则大部分都能以可溶性组分形式进入液相,而硅则主要留在固相中,所得溶液再经调节pH值等水解、煅烧即可得到高品位的富钛料。较佳工艺参数为:30%盐酸,浸出温度为120℃在(或压力为0.48MPa),矿酸比为1g:15ml,反应时间为2.5h,平均粒度为0.042mm,钛的浸出率可达到98%以上。