富鈦物料選擇性碳化——低溫氯化過程的研究.pdf

1、攀鋼釩鈦磁鐵礦高爐冶煉每年產(chǎn)生約300多萬噸含TiO2約25％左右的高爐渣，是寶貴的二次鈦資源。爐渣中鈦以多種礦物形式彌散分布，礦物顆粒細(xì)?。ǎ?0μm），相間連生關(guān)系復(fù)雜，直接采用選礦技術(shù)從渣中分離鈦組分難于奏效。采用選擇性析出與分離技術(shù)，可使渣中鈦組分主要以較粗大的鈣鈦礦相形式富集，再經(jīng)選礦分離，可得到含TiO2為32％-38％的富鈦物料。本文針對含高鈣鎂富鈦物料的鈦組分進(jìn)一步分離開展研究，選擇高溫碳化-低溫氯化的技術(shù)路線，主要解決

2、高鈣鎂物料氯化困難、物料粘結(jié)，以及氯化率低的問題。
　　在實驗研究之前，首先對富鈦物料的碳熱還原反應(yīng)和碳化渣氯化進(jìn)行了熱力學(xué)分析，主要就TiO2的間接還原、直接碳化還原歷程進(jìn)行了熱力學(xué)分析，以及渣中雜質(zhì)的還原、碳化渣氯化等進(jìn)行了熱力學(xué)分析。得到的結(jié)論是:如果溫度選擇的合適，且在配碳量足夠的情況下，富鈦物料經(jīng)選擇性碳化后鈦能夠以碳化鈦形式存在于渣中;渣中雜質(zhì)不會被碳化。在氯化過程中，碳化渣在較低溫度下便可氯化，未被碳化的雜質(zhì)中MgO

3、、CaO較容易氯化粘結(jié)，阻礙氯化反應(yīng)的進(jìn)行。在固定床進(jìn)行氯化試驗時，氯化順序為TiC＞CaO＞MgO。
　　對富鈦物料的碳化過程進(jìn)行了研究，通過對渣使用X射線衍射、金相顯微鏡和掃描電鏡得出結(jié)論:1200℃-1400℃能夠生成碳化鈦和氮化鈦或碳氮化鈦，鈣、鎂氧化物不參與碳化，最佳工藝條件為:碳過量10％，碳化溫度1350℃，保溫時間為3h。
　　同時對改性含鈦高爐渣氯化粘結(jié)機(jī)理進(jìn)行了研究。渣中鈣、鎂的氧化物未碳化，仍以氧化物形

4、式存在，在氯化過程中易被氯化，所形成的氯化鈣、氯化鎂在617℃時便形成低熔點共晶物，會使氯化渣粘結(jié)，阻礙氯化反應(yīng)的進(jìn)行。本實驗采用從反應(yīng)器底部通入氯氣，使氯氣與物料發(fā)生反應(yīng)（一般氯化溫度在400℃-600℃），僅使鈦以四氯化鈦氣體的形式得到富集。氯化階段最佳工藝參數(shù):溫度470℃、物料粒度200目、氯氣流速88ml/min、反應(yīng)時間40min，氯化率可達(dá)90％以上。
　　對低溫氯化反應(yīng)進(jìn)行了動力學(xué)的研究，得出結(jié)論:在400℃-50