攀西高鈦型高爐渣提鈦及系列化工粉體的制備.pdf

1、高鈦型高爐渣是釩鈦磁鐵礦經(jīng)高爐冶煉后殘留下來的工業(yè)尾渣，具有固體廢物與礦物資源的雙重屬性。基于高鈦型高爐渣中富含 MgO、SiO2、Al2O3和TiO2等多種有價組分，本文以外加助劑高溫焙燒的方式對高鈦型高爐渣進(jìn)行資源化利用研究。通過對高爐渣原樣進(jìn)行礦物學(xué)特征分析，針對其中礦物相酸堿特性，設(shè)計了“堿式焙燒-水浸”以及“酸式鹽焙燒-水浸”兩條工藝進(jìn)行實驗探討，提取出高爐渣中的有價組分并制備得相應(yīng)化工粉體。具體的研究結(jié)果如下。
　　高

2、鈦型高爐渣中主要的化學(xué)組成為 CaO、SiO2、TiO2、Al2O3和MgO等，主要的礦物相組成是鈣鈦礦、透輝石和鎂鋁尖晶石，渣中所含有價組分具有酸堿二重性，外加助劑與其反應(yīng)可提取出多種組分。采用Na2CO3混合焙燒-水浸高鈦型高爐渣可提取出渣中47.52％SiO2和82.97%Al2O3，在焙燒過程中發(fā)生了系列復(fù)分解反應(yīng)，焙燒助劑 Na2CO3先對鎂鋁尖晶石開始作用，反應(yīng)生成可溶性鹽NaAlO2，其次作用于透輝石，反應(yīng)生成可溶性鹽Na

3、2SiO3及微溶物Na2CaSiO4，而鈣鈦礦不參與Na2CO3焙燒反應(yīng)過程。
　　采用NaOH混合堿熔-水浸高鈦型高爐渣可提取出渣中50.78%SiO2和87.58%Al2O3，在堿熔過程中發(fā)生了系列復(fù)分解反應(yīng)，透輝石在283℃左右與NaOH反應(yīng)生成中間產(chǎn)物鈣鎂橄欖石，隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行鈣鎂橄欖石參與堿熔生成Na2SiO3和Na2CaSiO4，溫度升高到296℃左右鎂鋁尖晶石與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，繼續(xù)升溫到320℃左右

4、時鈣鈦礦與NaOH反應(yīng)生成Na2TiO3，三種礦物在堿熔過程中產(chǎn)生失重現(xiàn)象，堿熔渣經(jīng)水浸處理后，產(chǎn)物 Na2TiO3會發(fā)生自體內(nèi)水解，晶形被破壞，變?yōu)闊o定型結(jié)構(gòu)。
　　利用經(jīng)“NaOH混合堿熔-水浸法”獲得的富含 Si、Al組分水浸液為原料，在低溫50℃、常壓的條件下水熱8h可合成4A沸石，獲得的沸石晶型完整，微觀呈立方體結(jié)構(gòu)，大小統(tǒng)一，粒徑分布為1.0~1.5μm；利用經(jīng)“NaOH混合堿熔-水浸法”獲得的富含 Ti組分水浸渣為原

5、料，在160~170℃的溫度下采用稀 H2SO4酸解2h后成功提取出 Ti組分，酸解鈦液經(jīng)后續(xù)水解、煅燒制備得純度較高、結(jié)晶度較好的銳鈦礦型 TiO2粉體。
　　采用NH4HSO4混合焙燒-水浸高鈦型高爐渣可提取出渣中88.14%MgO和86.45%Al2O3，通過分步沉淀法從富含 Mg、Al的水浸液中制備得化工粉體 Mg(OH)2、Al(OH)3，在焙燒過程中發(fā)生了系列復(fù)分解反應(yīng)，NH4HSO4在溫度達(dá)到238℃左右時分解為中間

6、產(chǎn)物(NH4)3H(SO4)2，中間產(chǎn)物(NH4)3H(SO4)2進(jìn)一步與鈣鈦礦、透輝石中的CaO以及鎂鋁尖晶石中的Al2O3反應(yīng)生成 CaSO4和(NH4)3Al(SO4)3，同時逸出 NH3氣體，隨著溫度的增加，(NH4)3Al(SO4)3發(fā)生自身分解，最終生成 Al2(SO4)3殘留于渣中。
　　本研究為高鈦型高爐渣資源化利用提供了新的研究思路，不僅能解決尾渣大量堆積引發(fā)的社會、環(huán)境問題，而且可在實現(xiàn)高鈦型高爐渣高效利用的同