碳含量对含钛高炉渣钠化反应的影响(附件)【字数：14866】
摘 要摘 要钒钛磁铁矿作为高炉炼铁原料经冶炼后产生大量的含钛高炉渣，导致钛的回收经济性较差，造成大量含钛高炉渣的堆积浪费。本文通过热力学计算，分析了含钛高炉渣钠化可行性，热力学计算结果表明在高于碳酸钠熔点851℃低于1150℃的温度范围内进行含钛高炉渣的钠化反应是可行的。采用渣碱共熔法对含钛高炉渣进行钠化实验研究，实验方案如下将含钛高炉渣、固态碳酸钠，并加入不同含量的煤粉在一定温度下进行钠化反应，钠化产物主要有偏铝酸钠、硅酸钠和偏钛酸钠，将反应后的共熔渣破碎研磨后溶于去离子水中，经搅拌充分溶解后过滤，滤渣经过多次水洗后，再加稀盐酸酸解滤渣，偏钛酸钠溶于稀盐酸进入溶液，通过电感耦合等离子体发射光谱法测定酸解液中钛离子含量，进而测定经钠化后试样中偏钛酸钠的含量，并计算试样中钛的钠化率。实验研究表明碳可以促进含钛高炉渣的钠化，随着碳含量的增加，含钛高炉渣的钠化率随之增加，本实验在含钛高炉渣在粒径d0为200目，反应温度为1150℃，反应时间为2小时的条件下，当碳含量达到12%左右时，含钛高炉渣的钠化率达到78%并维持稳定状态。关键词含钛高炉渣；热力学；钠化；酸浸
目 录
第一章 绪论 1
1.1 钛资源概述 1
1.1.1 钛资源综述 1
1.1.2 钛资源分布 1
1.2 含钛高炉渣概述 3
1.2.1 含钛高炉渣的来源 3
1.2.2 含钛高炉渣的成分 4
1.2.3 含钛高炉渣的特性 5
1.3 含钛高炉渣的综合利用现状 5
1.4 含钛高炉渣在应用中存在的问题 8
1.4.1 环境污染严重 8
1.4.2 利用率比较低 8
1.4.3 成本较高 8
1.5 本课题的研究背景与研究意义 9
1.6 本课题的主要研究内容 9
第二章 含钛高炉渣钠化反应的热力学理论研究 10
2.1 引言 10
2.2 含钛高炉渣钠化反应可行性分析 10
2.2.1 钠化剂的还原 10
2.2.2 含钛高炉渣中矿物的钠化反应 11
2.2.3 钠化物的还原 14< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 2.3 含钛高炉渣钠化制度的提出 15
2.4 本章小结 15
第三章 含钛高炉渣钠化反应的工艺研究 16
3.1 实验原料 16
3.2 实验试剂与仪器 17
3.3 实验原理 18
3.4 实验方案 19
3.4.1 实验方法与步骤 19
3.4.2 酸解浓度的确定 20
3.4.3 钠化率的计算 23
3.5 试样成分 23
3.6 本章小结 24
第四章 实验结果及分析 25
4.1 钠化率的计算结果 25
4.2 碳含量对含钛高炉渣钠化率的影响 26
4.3 钠化反应产物的XRD表征 28
4.4 本章小结 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
第一章 绪论
钛资源概述
1.1.1 钛资源综述
1791年英国著名的科学家格雷戈尔第一次从钛铁矿石中发现钛。德国著名的化学家克拉普鲁斯在金红石中发现了这一元素，并于1795年将它命名它为“钛”。钛的原子序数为22，位于元素周期表中第四周期第IV副族。钛在地壳中的丰度为0. 56% ，占地壳质量的0.61%，按元素丰度排列居第9位；钛资源仅次于铁、铝和镁之后居第4位。钛的化学活性十分强，它总是和氧结合在一起，在自然界中通常以钛硅酸盐、钛酸盐或氧化物等化合物的形态存在。
钛材作为新型结构材料, 需求十分旺盛，具有耐蚀性好、密度小和比强度高等优点.根据钛的储量和性能，其很有希望成为继铁、铝之后的第3大实用金属，具有广阔的开发利用前景。全球钛矿物中TiO2 含量大于1%的矿物有140多种, 但目前具有工业价值的仅有少数几种矿物，大量开采利用的主要是金红石 (TiO2) 和钛铁矿(FeTiO3 ) ,其次是白钛矿、红钛铁矿和锐钛矿等。
在钛矿资源中，具有利用价值的钛矿床可分为两类：钛岩矿和钛砂矿。它们的区别及特点见表1.1。
表1.1钛岩矿与钛砂矿的比较
Tab.1.1 Comparison of titanium ores and titanium placer
钛岩矿
钛砂矿
特征
属于原生矿，基本上都是共生矿，有钛铁矿、赤铁钛铁矿和钛磁铁矿等多种类型。
属于次生矿，主要矿物是钛铁矿、金红石，常常与锆英石、锡石和独居石等共生。通常成因是在河滩、海岸附近沉积成矿。
优点
产地较为集中，储量很大，适合于大规模开采。
结构较为松散，脉石含量少，使用性好，精矿品位较高。
缺点
脉石含量较高，结构较致密，使用性差，选矿回收率低，精矿品位较低。
产地分散，原矿品位较低。
主要产国
中国、加拿大、俄罗斯和印度。
澳大利亚、印度和南非
1.1.2 钛资源分布
根据美国地质调查局(USGS) 2015年公布的最新数据表明，全球金红石、钛铁矿和锐钛矿的总资源量已经超过20亿吨，其中钛铁矿资源大约为7.2亿吨，储量占全球钛矿的92%，金红石资源最少，储量大约为4700万吨，二者合计储量约为7.67亿吨。全球钛资源主要分布在中国、加拿大、澳大利亚、印度和南非等国家。其中中国钛铁矿资源最多，排名全球第一，储量占到全球储量的28%。澳大利亚是金红石资源最多的国家，其金红石储量占全球金红石总量的60%。根据USGS、BGS等权威机构发表的数据，按照储量排序将部分国家的钛资源储量列于表1.2[16]。
表1.2 世界钛资源的储量 (以TiO2计)
Tab.1.2 Titanium resource reserves of the world (Calculated by TiO2)
国家
储量/×104t(以TiO2)
目 录
第一章 绪论 1
1.1 钛资源概述 1
1.1.1 钛资源综述 1
1.1.2 钛资源分布 1
1.2 含钛高炉渣概述 3
1.2.1 含钛高炉渣的来源 3
1.2.2 含钛高炉渣的成分 4
1.2.3 含钛高炉渣的特性 5
1.3 含钛高炉渣的综合利用现状 5
1.4 含钛高炉渣在应用中存在的问题 8
1.4.1 环境污染严重 8
1.4.2 利用率比较低 8
1.4.3 成本较高 8
1.5 本课题的研究背景与研究意义 9
1.6 本课题的主要研究内容 9
第二章 含钛高炉渣钠化反应的热力学理论研究 10
2.1 引言 10
2.2 含钛高炉渣钠化反应可行性分析 10
2.2.1 钠化剂的还原 10
2.2.2 含钛高炉渣中矿物的钠化反应 11
2.2.3 钠化物的还原 14< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 2.3 含钛高炉渣钠化制度的提出 15
2.4 本章小结 15
第三章 含钛高炉渣钠化反应的工艺研究 16
3.1 实验原料 16
3.2 实验试剂与仪器 17
3.3 实验原理 18
3.4 实验方案 19
3.4.1 实验方法与步骤 19
3.4.2 酸解浓度的确定 20
3.4.3 钠化率的计算 23
3.5 试样成分 23
3.6 本章小结 24
第四章 实验结果及分析 25
4.1 钠化率的计算结果 25
4.2 碳含量对含钛高炉渣钠化率的影响 26
4.3 钠化反应产物的XRD表征 28
4.4 本章小结 29
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
第一章 绪论
钛资源概述
1.1.1 钛资源综述
1791年英国著名的科学家格雷戈尔第一次从钛铁矿石中发现钛。德国著名的化学家克拉普鲁斯在金红石中发现了这一元素，并于1795年将它命名它为“钛”。钛的原子序数为22，位于元素周期表中第四周期第IV副族。钛在地壳中的丰度为0. 56% ，占地壳质量的0.61%，按元素丰度排列居第9位；钛资源仅次于铁、铝和镁之后居第4位。钛的化学活性十分强，它总是和氧结合在一起，在自然界中通常以钛硅酸盐、钛酸盐或氧化物等化合物的形态存在。
钛材作为新型结构材料, 需求十分旺盛，具有耐蚀性好、密度小和比强度高等优点.根据钛的储量和性能，其很有希望成为继铁、铝之后的第3大实用金属，具有广阔的开发利用前景。全球钛矿物中TiO2 含量大于1%的矿物有140多种, 但目前具有工业价值的仅有少数几种矿物，大量开采利用的主要是金红石 (TiO2) 和钛铁矿(FeTiO3 ) ,其次是白钛矿、红钛铁矿和锐钛矿等。
在钛矿资源中，具有利用价值的钛矿床可分为两类：钛岩矿和钛砂矿。它们的区别及特点见表1.1。
表1.1钛岩矿与钛砂矿的比较
Tab.1.1 Comparison of titanium ores and titanium placer
钛岩矿
钛砂矿
特征
属于原生矿，基本上都是共生矿，有钛铁矿、赤铁钛铁矿和钛磁铁矿等多种类型。
属于次生矿，主要矿物是钛铁矿、金红石，常常与锆英石、锡石和独居石等共生。通常成因是在河滩、海岸附近沉积成矿。
优点
产地较为集中，储量很大，适合于大规模开采。
结构较为松散，脉石含量少，使用性好，精矿品位较高。
缺点
脉石含量较高，结构较致密，使用性差，选矿回收率低，精矿品位较低。
产地分散，原矿品位较低。
主要产国
中国、加拿大、俄罗斯和印度。
澳大利亚、印度和南非
1.1.2 钛资源分布
根据美国地质调查局(USGS) 2015年公布的最新数据表明，全球金红石、钛铁矿和锐钛矿的总资源量已经超过20亿吨，其中钛铁矿资源大约为7.2亿吨，储量占全球钛矿的92%，金红石资源最少，储量大约为4700万吨，二者合计储量约为7.67亿吨。全球钛资源主要分布在中国、加拿大、澳大利亚、印度和南非等国家。其中中国钛铁矿资源最多，排名全球第一，储量占到全球储量的28%。澳大利亚是金红石资源最多的国家，其金红石储量占全球金红石总量的60%。根据USGS、BGS等权威机构发表的数据，按照储量排序将部分国家的钛资源储量列于表1.2[16]。
表1.2 世界钛资源的储量 (以TiO2计)
Tab.1.2 Titanium resource reserves of the world (Calculated by TiO2)
国家
储量/×104t(以TiO2)
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/107.html
