改性含鈦高爐渣中金紅石相的析出與分離研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦中的鈦約有50％在選礦后進(jìn)入鐵精礦，這部分鈦經(jīng)過(guò)釩鈦磁鐵礦高爐冶煉后進(jìn)入高爐渣中，形成了含鈦高爐渣。目前，含鈦高爐渣的綜合利用問(wèn)題仍未得到解決，因此，實(shí)現(xiàn)含鈦高爐渣的綜合利用具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文基于含鈦高爐渣中鈦組分的分布特點(diǎn)，采用“高溫改性-搖床分選-濕法冶金”相結(jié)合的方式，通過(guò)對(duì)含鈦高爐渣改性處理，使渣中大部分鈦組分形成金紅石相，實(shí)現(xiàn)了渣中鈦組分的富集，采用搖床分選和鹽酸浸出除雜相結(jié)合的方法將改性渣中的

2、鈦組分進(jìn)行分離。
　　本文研究了氧化過(guò)程、熔化性溫度、添加劑用量、晶種加入量以及氧氣流量對(duì)于熔渣中金紅石相析出和粗化過(guò)程的影響，獲得了較佳的高溫改性工藝參數(shù)。研究了金屬鐵在熔體中的行為，確定了氧化時(shí)間與渣中鐵含量之間的關(guān)系，分析了金屬鐵的沉降過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了金屬鐵的回收。研究了熔渣中金紅石相的等溫和降溫過(guò)程中的析出與粗化動(dòng)力學(xué)，并獲得了兩種條件下的動(dòng)力學(xué)方程，其中降溫過(guò)程金紅石相的體積分?jǐn)?shù)可以近似用JMAK方程進(jìn)行描述，即:
　

3、　X=1-exp（-c/αn），其中，n=0.385,c=2.73exp[-39.49/1723-T]。描述金紅石晶體隨溫度T變化的方程為:αr3=A（T）[1+ exp（-b/αp）]，其中p=0.66,b=1.27 exp[-45.27/(1723-T)]。在等溫實(shí)驗(yàn)中，金紅石晶體的平均半徑隨時(shí)間的變化就可以由方程d/dt((r3)/x)=k1/x-k2給出。
　　研究了改性渣的搖床分選過(guò)程，得出搖床分選的較佳工藝參數(shù)為:沖程

4、12mm，沖次:360次/min。進(jìn)行了單一粒級(jí)的搖床分選實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，物料粒度越小，精礦的TiO2含量越高，精礦產(chǎn)率越低，尾礦和中礦的產(chǎn)率越高，尾礦中TiO2含量也越高，回收率隨著物料粒度的減小而降低。在74～150μm和48～74μm兩種粒級(jí)下分別進(jìn)行了一次精選和一次掃選實(shí)驗(yàn)研究，為搖床分選擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　本文還對(duì)搖床分選精礦進(jìn)行了鹽酸浸出除雜實(shí)驗(yàn)研究，獲得的浸出除雜過(guò)程中較佳的工藝條件為:浸出溫度373K，浸出時(shí)

5、間5h，鹽酸濃度25％，液固比6∶1，攪拌速度為600rad/min，物料粒度:48～74μm。在以上較佳的工藝條件下，進(jìn)行了高品位人造金紅石制備及循環(huán)浸出實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)浸出時(shí)間分別為5h、2h和2h的三段浸出工藝可以制得TiO2含量為93.75％的人造金紅石產(chǎn)品，其CaO、MgO含量為1.45％，可以作為優(yōu)質(zhì)的鈦工業(yè)原料應(yīng)用。浸出液通過(guò)補(bǔ)加鹽酸的方法進(jìn)行循環(huán)浸出，循環(huán)數(shù)次后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)濾液的pH值，使溶液中的Fe3+、Al3+、Ca

6、2+、Mg2+去除。
　　本文研究了高溫改性及搖床分選擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)，60kg和300kg高溫改性擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)獲得的金紅石晶體的平均晶粒度分別達(dá)到了82.02μm和95.31μm。此外，在60 kg及300kg高溫改性擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)中，距離液面頂部越近，渣中的金紅石晶體析出量越小。對(duì)60 kg渣樣中金紅石晶體的沉降過(guò)程計(jì)算結(jié)果表明，處在液面頂部的金紅石晶體沉降至坩堝底部所用的時(shí)間約為0.3s。通過(guò)對(duì)擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)所獲