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四川某地含钛高炉渣综合利用途径研究

作　者: 裴玲芳
导　师: 安莲英
学　校: 成都理工大学
专　业: 矿产资源化学
关键词: 含钛高炉渣分离富集酸浸外墙涂料
分类号: X757
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着经济的持续发展和社会的不断进步,人类对各种金属的需求量越来越大,冶金规模也越来越大,由此造成了各种金属的富矿资源不断减少乃至趋于枯竭,矿产资源的供需矛盾日益突出。我国西部地区的钛铁矿经高温炼铁后排放出的废渣中含18%左右(以TiO2计)钛资源,长期以来未利用,造成资源严重浪费。并且占用土地,污染环境。因此开展工业废渣资源的综合利用技术研究,对国民经济的可持续发展及西部大开发,都有极为重要的意义。本论文以四川某地含钛高炉渣为研究对象,通过X荧光光谱分析其主要成分和矿物组成。采用粒度、水力重选、磁选等物理方法,考察钛的分离富集规律。结果表明：该尾渣为碱性渣,钛主要以钙钛矿形式存在。水力重选分选后,重矿物品位为20.76%,轻矿物品位为15.69%；磁选后,带磁性矿物品位18.98%,非磁性矿物品位为17.97%,与原矿品位18.56%相比,TiO2富集效果不明显,即通过物理法使得尾渣中钛分离富集效果不明显。采用四因素三水平正交实验,分别考察以盐酸和硫酸为浸出剂浸取含钛高炉渣时,pH值、液固比、搅拌时间、浸出温度等因素对TiO2浸出率的影响,结果表明：以盐酸和硫酸为浸出剂浸取含钛高炉渣,TiO2最高浸出率分别为65.09%和65.24%。对实验数据进行极差分析,各因素影响顺序分别是,盐酸体系：pH值>温度>液固比>搅拌时间；硫酸体系：pH值>搅拌时间>液固比>温度。经比较硫酸体系在能耗、时间和耗酸量等方面均优于盐酸体系。采用硫酸法制备钛白粉,通过单因素方法考察了酸浸阶段液固比、硫酸用量、浸出温度对Ti02浸出率的影响并优化了工艺条件。在pH值<0.5,液固比为4.5：1,硫酸用量为95ml/100g试样,浸出温度为45℃,TiO2浸出率最高达69.71%,经洗涤后TiO2总浸出率可达89.82%。该条件下3次重复性实验中TiO2平均总浸出率为89.95%。考察水解温度和水解时间对TiO2水解率的影响。水解温度95℃,水解时间2h水解率可达96%以上。水解产物经洗涤,干燥,高温煅烧制得产品Ti02纯度为98.82%,水溶物<0.6%,未过45gm标准筛矿物<0.1%,达到锐钛型钛白粉主要基本指标。初步研究了以含钛高炉渣为主要原料制备的无机外墙涂料的性能。当水玻璃加入量为30%,碱(NaOH 2%, KOH 2%)加入量为4%,碱土金属氧化物加入量为5%,填料为2%,制得的外墙涂料涂膜未软化、无脱落,无刷痕、无干裂,且耐冻融循环性好。为含钛高炉渣综合利用制备无机外墙涂料提供了实验基础。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章引言  9-19
  1.1 研究背景与研究意义  9-10
  1.2 研究现状  10-16
    1.2.1 高炉渣资源及其组成  10-11
    1.2.2 含钛高炉渣中钛提取研究现状  11-14
    1.2.3 含钛高炉渣综合利用现状  14-16
  1.3 研究目标  16-17
  1.4 研究内容与研究路线  17-19
    1.4.1 研究内容  17
    1.4.2 研究路线  17-19
第2章物理方法分选  19-26
  2.1 实验原料  19-20
    2.1.1 实验原料  19
    2.1.2 试样粒度组成  19-20
  2.2 实验仪器与试剂  20-21
    2.2.1 实验仪器  20
    2.2.2 实验试剂  20-21
  2.3 TIO_2的测定方法  21-22
  2.4 固体样溶解方法  22-23
  2.5 含钛高炉渣物理分选方法试验  23-25
    2.5.1 实验方法  23
    2.5.2 含钛高炉渣磨矿试验及与各溶剂可溶性试验  23-25
    2.5.3 含钛高炉渣重力、磁力分离试验  25
  2.6 小结  25-26
第3章含钛高炉渣直接生产钛白粉试验  26-45
  3.1 酸浸体系的筛选  26-28
    3.1.1 酸性浸出正交实验  26-28
    3.1.2 盐酸浸出和硫酸浸出的比较  28
  3.2 硫酸法酸解含钛高炉渣反应过程和反应机理  28-30
    3.2.1 酸浸反应过程原理  28-29
    3.2.2 水解及煅烧反应原理  29-30
  3.3 钛渣酸解浸出条件参数的影响  30-38
    3.3.1 液固比(浸液体积与矿样质量比)影响  30-32
    3.3.2 硫酸用量的影响  32-34
    3.3.3 浸取温度影响  34-36
    3.3.4 优化浸出条件下浸出试验  36-37
    3.3.5 杂质对浸出液的影响  37-38
  3.4 钛液水解参数的影响  38-41
    3.4.1 水解温度对钛液水解的影响  38-39
    3.4.2 水解时间对钛液水解的影响  39-40
    3.4.3 杂质对水解过程影响  40-41
  3.5 偏钛酸水洗纯化、煅烧  41
  3.6 推荐工艺流程  41-42
  3.7 存在问题及拟解决方法  42-43
  3.8 小结  43-45
第4章含钛高炉渣生产外墙涂料技术方案试验  45-52
  4.1 试验可行性和反应机理  45-47
    4.1.1 试验可行性  45-46
    4.1.2 高炉渣为原料制备无机涂料的原理  46-47
  4.2 实验原料组成及作用  47
  4.3 试验方法  47-48
  4.4 外墙涂料工艺条件试验  48-50
    4.4.1 水玻璃加入量对涂料性能的影响  48-49
    4.4.2 碱的种类和加入量对涂料涂膜性能的影响  49-50
    4.4.3 碱土金属氧化物用量对涂料性能的影响  50
  4.5 推荐工艺流程  50-51
  4.6 小结  51-52
结论  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
攻读学位期间取得学术成果  58-59
附录  59

四川某地含钛高炉渣综合利用途径研究

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