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空冷高钛型高炉渣中主要组分的分离提取研究

空冷高钛型高炉渣中主要组分的分离提取研究

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作者：李晨成都理工大学

学位级别：硕士

攀西地区钒钛磁铁矿是世界著名的多金属共(伴)生矿床，其中富含大量铁、钛、钒等金属矿物，但到目前为止，对钒钛磁铁矿中钛资源的利用率不高，仅为15％左右。其主要原因是原矿经选矿后，钒钛磁铁矿中约50%的钛随铁精矿进入高炉炼铁，... 详细信息

攀西地区钒钛磁铁矿是世界著名的多金属共(伴)生矿床，其中富含大量铁、钛、钒等金属矿物，但到目前为止，对钒钛磁铁矿中钛资源的利用率不高，仅为15％左右。其主要原因是原矿经选矿后，钒钛磁铁矿中约50%的钛随铁精矿进入高炉炼铁，这部分的钛基本进入高炉渣中形成TiO含量高达20%～26%的高钛型高炉渣。现已有超过6000万吨高钛型高炉渣堆积在金沙江边，这种二次人造资源的大量堆积不仅使宝贵的钛资源未得到有效利用，还造成严重的环境问题。因为其复杂的化学成分和矿物组成，虽然经过几十年的科技攻关，但是其利用问题仍未得到有效解决。因此，如何有效地利用高钛型高炉渣中的有用组分是迫切的现实问题。为了有效分离提取高钛型高炉渣中的有用组分，本工作研究了空冷高钛型高炉渣的化学组分和结构的特点。高钛型高炉渣的主要组分为Ti、Ca、Si、Al、Mg、Fe，其他较微量组分还有Mn、V、S和P等;高钛型高炉渣的主要矿物为攀钛透辉石、钙钛矿、富钛透辉石和镁铝尖晶石，呈微孔状结构，颗粒致密坚硬，钙钛矿多以嵌布方式分散在透辉石和尖晶石矿物中。根据上述对空冷高钛型高炉渣的组构分析，本研究处理高钛型高炉渣的实验流程分为三个步骤：第一步采用盐酸/硫酸混合酸浸法将高钛型高炉渣中的Ti、Si组分富集于酸浸渣中，Ca、Al、Mg、Fe等酸溶性组分富集于酸浸液中，结果表明，采用混合酸浓度为6mol/L、盐酸与硫酸体积比为3:1的混合酸、酸渣比为1.2:1条件下，混合酸与高钛型高炉渣在80℃反应5h后，高钛型高炉渣中约64%的CaO、88%的AlO和86%的MgO进入酸浸液中，约90%的TiO2富集在酸浸渣中;第二步采用硫酸法进一步浸取酸浸渣，提取其中的Ti组分，结果表明，采用浓度55%、酸渣比为4:1的硫酸与酸浸渣在100℃反应1h后，TiO的浸出率为86%左右，将其过滤洗涤煅烧后可得纯度较高的纳米级钛黄;第三步采用沉淀分离法提取酸浸液中的Ca、Mg、Al和Fe组分，可较好地将其分别提取出来制备成熟石膏、氢氧化镁、氢氧化铝和铁红，同时采用蒸馏方法可从酸浸液中分离出HCl气体，通过气体采集装置可收集制备为所需浓度的盐酸，实现循环利用的目的。最后所剩余的酸浸液中主要成分为[(NH)]SO，可作为生产氮肥的原料，实现流程的无污染排放。

关键词：空冷高钛型高炉渣酸解混合酸二氧化钛沉淀分离

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