發(fā)布時(shí)間：2017-10-02 18:13

  本文關(guān)鍵詞：攀西高鈦型高爐渣提鈦及系列化工粉體的制備

  更多相關(guān)文章： 高鈦型高爐渣 焙燒-水浸工藝 4A沸石 Mg(OH)_2 Al(OH)_3 TiO_2

【摘要】：高鈦型高爐渣是釩鈦磁鐵礦經(jīng)高爐冶煉后殘留下來(lái)的工業(yè)尾渣,具有固體廢物與礦物資源的雙重屬性�；诟哜佇透郀t渣中富含Mg O、SiO_2、Al_2O_3和TiO_2等多種有價(jià)組分,本文以外加助劑高溫焙燒的方式對(duì)高鈦型高爐渣進(jìn)行資源化利用研究。通過(guò)對(duì)高爐渣原樣進(jìn)行礦物學(xué)特征分析,針對(duì)其中礦物相酸堿特性,設(shè)計(jì)了 堿式焙燒-水浸‖以及 酸式鹽焙燒-水浸‖兩條工藝進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討,提取出高爐渣中的有價(jià)組分并制備得相應(yīng)化工粉體。具體的研究結(jié)果如下。高鈦型高爐渣中主要的化學(xué)組成為Ca O、SiO_2、TiO_2、Al_2O_3和Mg O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(jià)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%SiO_2和82.97%Al_2O_3,在焙燒過(guò)程中發(fā)生了系列復(fù)分解反應(yīng),焙燒助劑Na2CO3先對(duì)鎂鋁尖晶石開始作用,反應(yīng)生成可溶性鹽Na AlO_2,其次作用于透輝石,反應(yīng)生成可溶性鹽Na2Si O3及微溶物Na2Ca Si O4,而鈣鈦礦不參與Na2CO3焙燒反應(yīng)過(guò)程。采用Na OH混合堿熔-水浸高鈦型高爐渣可提取出渣中50.78%SiO_2和87.58%Al_2O_3,在堿熔過(guò)程中發(fā)生了系列復(fù)分解反應(yīng),透輝石在283℃左右與Na OH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Na2Si O3和Na2Ca Si O4,溫度升高到296℃左右鎂鋁尖晶石與Na OH反應(yīng)生成Na AlO_2,繼續(xù)升溫到320℃左右時(shí)鈣鈦礦與Na OH反應(yīng)生成Na2Ti O3,三種礦物在堿熔過(guò)程中產(chǎn)生失重現(xiàn)象,堿熔渣經(jīng)水浸處理后,產(chǎn)物Na2Ti O3會(huì)發(fā)生自體內(nèi)水解,晶形被破壞,變?yōu)闊o(wú)定型結(jié)構(gòu)。利用經(jīng) Na OH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) Na OH混合堿熔-水浸法‖獲得的富含Ti組分水浸渣為原料,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TiO_2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%Mg O和86.45%Al_2O_3,通過(guò)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(guò)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(shí)分解為中間產(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Ca O以及鎂鋁尖晶石中的Al_2O_3反應(yīng)生成Ca SO4和(NH4)3Al(SO4)3,同時(shí)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(huì)、環(huán)境問題,而且可在實(shí)現(xiàn)高鈦型高爐渣高效利用的同時(shí)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：高鈦型高爐渣 焙燒-水浸工藝 4A沸石 Mg(OH)_2 Al(OH)_3 TiO_2
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X757;TF823
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義12-13
• 1.2 高鈦型高爐渣資源化利用現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 高鈦型高爐渣的直接利用13-15
• 1.2.2 高鈦型高爐渣中鈦組分的利用15-19
• 1.2.3 存在問題及發(fā)展趨勢(shì)19-20
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 主要成果21-22
• 1.5 論文創(chuàng)新點(diǎn)22
• 1.6 主要工作量22-23
• 2 高鈦型高爐渣的礦物學(xué)特征與預(yù)處理23-31
• 2.1 工藝礦物學(xué)特征研究23-28
• 2.1.1 樣品描述23
• 2.1.2 化學(xué)成分23-24
• 2.1.3 礦物組成24-25
• 2.1.4 紅外光譜特征25-26
• 2.1.5 礦物嵌布特征26-27
• 2.1.6 微觀形貌27-28
• 2.1.7 顆粒幾何特征28
• 2.2 樣品的預(yù)處理28-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備29
• 2.2.2 原樣縮分29-30
• 2.2.3 原樣粉碎與磨細(xì)30
• 2.2.4 濕法弱磁選30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 3 堿式焙燒法提取有價(jià)組分及 4A沸石的合成31-57
• 3.1 碳酸鈉焙燒法31-40
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)31-33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)條件與SiO_2、Al_2O_3浸取率的關(guān)系33-36
• 3.1.3 焙燒過(guò)程的熱效應(yīng)分析36-37
• 3.1.4 焙燒過(guò)程的礦物物相變化37-39
• 3.1.5 焙燒過(guò)程的微區(qū)形貌分析39-40
• 3.2 氫氧化鈉堿熔法40-50
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)40-42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)條件與SiO_2、Al_2O_3浸取率的關(guān)系42-45
• 3.2.3 堿熔過(guò)程的礦物物相變化45-46
• 3.2.4 堿熔過(guò)程的譜學(xué)特征變化46-48
• 3.2.5 堿熔過(guò)程的熱力學(xué)分析48-49
• 3.2.6 堿融過(guò)程的熱效應(yīng)分析49-50
• 3.3 水浸液制備 4A型沸石50-55
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)51-52
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)條件對(duì) 4A沸石合成的影響52-55
• 3.3.3 水熱溫度對(duì) 4A沸石微觀形貌的影響55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 4 硫酸氫銨焙燒法提取有價(jià)組分及產(chǎn)物表征57-70
• 4.1 硫酸氫銨焙燒58-66
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)58-59
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)條件與MgO、Al_2O_3浸取率的關(guān)系59-62
• 4.1.3 焙燒過(guò)程的礦物物相變化62-65
• 4.1.4 焙燒過(guò)程的熱效應(yīng)變化65-66
• 4.2 水浸液分步沉淀制備Mg(OH)_2和Al(OH)_366-69
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)66-67
• 4.2.2 pH值對(duì)Mg~(2+)、Al~(3)+沉淀率的影響67-68
• 4.2.3 分步沉淀產(chǎn)物的物相組成68-69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 5 水浸渣硫酸酸解提取鈦組分70-81
• 5.1 實(shí)驗(yàn)70-74
• 5.1.1 原料的選擇70-72
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)原理72
• 5.1.3 試劑與裝置72-73
• 5.1.4 方案及步驟73
• 5.1.5 樣品表征73-74
• 5.2 實(shí)驗(yàn)條件與TiO_2浸取率的關(guān)系74-78
• 5.2.1 硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)74-75
• 5.2.2 酸渣質(zhì)量比75-76
• 5.2.3 酸解溫度76-77
• 5.2.4 酸解時(shí)間77-78
• 5.3 酸解鈦液的化學(xué)組成78
• 5.4 水解產(chǎn)物的物相組成78-79
• 5.5 水解產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)79-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 6 高鈦型高爐渣資源化利用工藝的綜合評(píng)價(jià)81-85
• 6.1 環(huán)境效益對(duì)比評(píng)價(jià)81-82
• 6.2 工藝技術(shù)對(duì)比評(píng)價(jià)82-83
• 6.3 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比評(píng)價(jià)83-84
• 6.4 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論85-87
• 致謝87-88
• 參考文獻(xiàn)88-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果93-94
• 附錄 本論文中所涉及的離子含量分析法94-97
• 附錄A 硅的測(cè)定方法94-95
• 附錄B 鋁的測(cè)定方法95-96
• 附錄C 鈣、鎂的測(cè)定方法96-97
• 附錄D 鈦的測(cè)定方法97

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本文編號(hào)：961082