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钛石膏资源化利用的研究进展与发展建议

矿产综合利用 2023年

作者：罗大鹏侯江黄祥韩雨岐雍毅四川省生态环境科学研究院

钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时产生的以二水硫酸钙为主要成分的工业废渣。钛石膏因其杂质含量高、脱水困难、后续产品力学性能差等因素目前资源化利用率较低。大量露天堆存的钛石膏给钛白粉企业造成了极大的环保与经济压力，也是对土... 详细信息

钛石膏是采用硫酸法生产钛白粉时产生的以二水硫酸钙为主要成分的工业废渣。钛石膏因其杂质含量高、脱水困难、后续产品力学性能差等因素目前资源化利用率较低。大量露天堆存的钛石膏给钛白粉企业造成了极大的环保与经济压力，也是对土地资源的严重浪费。本文总结了目前国内外钛石膏在建材、化工、农业及应对气候变化等方面的利用现状和研究进展，并从产品结构调整、技术革新与绿色发展、标准制定与政策扶持等方面对钛石膏的有效减量及高质量资源化提出了建议与展望。

关键词：钛石膏资源利用研究进展发展建议

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钛石膏综合利用及硫钙分离新工艺研究

无机盐工业 2022年第7期54卷 124-128页

作者：马磊盛余周骏宏杨钰钧罗辉潘春瑛王果黔南民族师范学院贵州都匀558000 贵州胜威福全化工有限公司

为了解决钛石膏综合利用问题,提出一种温和的湿化学法转化法,采取铵盐循环的方式实现以低价碳酸氢铵为原料、使钛石膏固废转化为高质量碳酸钙产品,同时获得硫酸铵和富铁渣。试验结果表明,钛石膏与碳酸氢铵的质量比为1∶1、反应温度为65... 详细信息

为了解决钛石膏综合利用问题,提出一种温和的湿化学法转化法,采取铵盐循环的方式实现以低价碳酸氢铵为原料、使钛石膏固废转化为高质量碳酸钙产品,同时获得硫酸铵和富铁渣。试验结果表明,钛石膏与碳酸氢铵的质量比为1∶1、反应温度为65℃、反应时间为1.25 h条件下,钛石膏的转化率可以达到95%以上,将转化后的碳酸钙和铁渣等与氯化铵加热沸腾反应并回收碳酸铵,将反应完成后的固液分离,利用回收的碳酸铵与分离液体进一步反应可得纯度高达98%以上的碳酸钙和含铁量高达61%以上的铁渣。

关键词：钛石膏钛白粉碳酸氢铵硫酸钙碳酸钙铁渣

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钛石膏制备硫化钙回收硫磺工艺研究

非金属矿 2022年第1期45卷 12-14页

作者：苏雪梅汪初雷先玉生陈盛龙熊宇帆马小玲谭宏斌杨飞华西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010 固废资源化利用与节能建材国家重点实验室北京100041

在硫酸法生产钛白粉过程中,采用石灰中和硫酸废水时产生固体废石膏钛石膏。在900℃温度下,以钛石膏为反应物,以碳粉为还原剂,研究了煅烧时间对硫酸钙生成的影响。结果表明,碳粉与钛石膏不混合反应6 h或碳粉与钛石膏混合反应2 h后,样品... 详细信息

在硫酸法生产钛白粉过程中,采用石灰中和硫酸废水时产生固体废石膏钛石膏。在900℃温度下,以钛石膏为反应物,以碳粉为还原剂,研究了煅烧时间对硫酸钙生成的影响。结果表明,碳粉与钛石膏不混合反应6 h或碳粉与钛石膏混合反应2 h后,样品的主要物相均为硫化钙。在硫化钙中加入稀硫酸,产生的气体用络合铁溶液回收,得到粒径为1-3μm硫磺颗粒沉淀。

关键词：钛石膏还原焙烧硫化钙硫化氢硫磺

钛石膏硫酸浸取法提取铁质氧化物及石膏的物相变化

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化工进展 2019年第4期38卷 2030-2036页

作者：蒋美雪孙红娟彭同江西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学矿物材料及应用研究所四川绵阳621010 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

硫酸法生产钛白粉副产大量钛石膏,因其含有较多杂质而无法直接利用,目前可采用硫酸酸浸处理提高钛石膏的品质。本文以硫酸为浸取剂,研究钛石膏中铁质氧化物在不同硫酸浓度、反应温度、固液比、反应时间条件下的溶出规律以及酸浸产物的... 详细信息

硫酸法生产钛白粉副产大量钛石膏,因其含有较多杂质而无法直接利用,目前可采用硫酸酸浸处理提高钛石膏的品质。本文以硫酸为浸取剂,研究钛石膏中铁质氧化物在不同硫酸浓度、反应温度、固液比、反应时间条件下的溶出规律以及酸浸产物的物相变化;采用XRD、XRF、SEM等分析手段,对钛石膏酸浸前后样品的物相、化学成分、形态等进行分析。结果表明,硫酸酸浸可以有效去除钛石膏中铁质氧化物,最佳工艺条件下去除率可达93.14%,白度由原来的8.1提高至54.4。在酸浸过程中随着硫酸浓度、反应温度、固液比等浸取条件的改变,钛石膏中的二水石膏脱水形成半水石膏和无水石膏。采用硫酸酸浸法处理钛石膏,滤液经处理可获得Fe(OH)3,废液可循环利用,将为钛石膏的资源化利用提供新途径。

关键词：钛石膏硫酸浸取铁质氧化物废物处理相变

钛石膏基胶凝材料的制备及铁离子对体系的影响

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材料科学与工程学报 2023年第4期41卷 650-655,560页

作者：袁浩王悠悠韩晴晴谌世英河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 河南省煤炭绿色转化重点实验室(河南理工大学) 河南焦作454000

为了实现钛石膏的资源化利用,以粉煤灰、钛石膏和电石渣为原料制备复合胶凝材料,采用正交实验法优化原料配比,并研究了胶凝体系的水化机理和铁离子对体系的影响。结果表明,在配比粉煤灰∶钛石膏∶电石渣=60∶20∶20,水胶比1∶2的条件下... 详细信息

为了实现钛石膏的资源化利用,以粉煤灰、钛石膏和电石渣为原料制备复合胶凝材料,采用正交实验法优化原料配比,并研究了胶凝体系的水化机理和铁离子对体系的影响。结果表明,在配比粉煤灰∶钛石膏∶电石渣=60∶20∶20,水胶比1∶2的条件下,可以制得不同龄期3 d、7 d、28 d强度分别为1.39 MPa、1.89 MPa、4.85 MPa的复合胶凝材料。提高钛石膏掺量有助于早期强度发展,提高电石渣掺量有助于后期强度发展。复合胶凝体系主要水化产物为钙矾石、C-(A)-S-H凝胶等。随着养护龄期的延长,水化产物致密连接、相互结合,为胶凝体系提供强度。在120 d的水化产物中发现了Fe-AFm的存在,表明在体系反应后期,钛石膏中的Fe3+能够参与水化反应。

关键词：粉煤灰钛石膏电石渣正交试验水化机理

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草酸酸浸处理钛石膏实验研究

无机盐工业 2024年第5期56卷 108-114页

作者：王露威王杰李珂珂冯春花张文艳朱建平河南理工大学材料科学与工程学院河南焦作454002

硫酸法酸浸钛石膏虽能有效浸出铁杂质但易引起石膏相变,对环境影响较大,工艺危险性高。基于此,采用草酸代替硫酸酸浸钛石膏浸出铁杂质,探究了酸浸温度、酸浸时间、草酸质量分数、液固质量比等因素对浸出铁效果的影响。结果表明:在草酸... 详细信息

硫酸法酸浸钛石膏虽能有效浸出铁杂质但易引起石膏相变,对环境影响较大,工艺危险性高。基于此,采用草酸代替硫酸酸浸钛石膏浸出铁杂质,探究了酸浸温度、酸浸时间、草酸质量分数、液固质量比等因素对浸出铁效果的影响。结果表明:在草酸酸浸过程中以扩散过程为主,温度和时间是主要影响因素;在酸浸时间为110 min、酸浸温度为90℃、草酸质量分数为6%、液固质量比为8条件下,草酸浸出铁率可达84%;结合FT-IR、XRD、SEM表征结果发现,钛石膏中铁杂质以絮凝状吸附在石膏晶体表面,适量草酸能有效去除钛石膏中铁杂质,过量草酸则会造成石膏部分溶解并在晶体表面生成草酸钙影响晶体形貌。采用草酸酸浸处理钛石膏可以有效去除钛石膏中的铁杂质,是一种环保、有效的除铁工艺,该实验结果可为钛石膏除铁研究提供参考。

关键词：钛石膏草酸铁杂质草酸钙

钛石膏复合材料的制备及其对盐碱地改良效果的研究

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钛石膏复合材料的制备及其对盐碱地改良效果的研究

作者：王嘉晖北京化工大学

学位级别：硕士

目前,我国土壤盐碱化问题日益突出,已经威胁到农业的安全生产,通过一定的工程改良手段可使其恢复生产力,因此盐碱地的改良研究具有重要意义,而利用工业废弃物进行盐碱地的改良不仅可以增加农业耕地,还可以消减存量固废。基于此,本论文... 详细信息

目前,我国土壤盐碱化问题日益突出,已经威胁到农业的安全生产,通过一定的工程改良手段可使其恢复生产力,因此盐碱地的改良研究具有重要意义,而利用工业废弃物进行盐碱地的改良不仅可以增加农业耕地,还可以消减存量固废。基于此,本论文以工业副产钛石膏和生物炭作为原料,通过球磨改性等工艺,制备钛石膏复合材料(TG-C),表征其微观特征、研究其对盐碱地的改良效果,并通过盆栽等实验分析其对植物生长的影响,探究TG-C改良盐碱土壤的技术机理和在溶液反应过程的动态平衡,得到的主要研究结果如下:(1)本文对钛石膏复合材料TG-C进行表征。通过FTIR和XRD发现TG-C材料上的SO基团的数量增加,Ca SO·2HO晶体含量显著增加;通过SEM发现TG-C中Ca SO·2HO颗粒更加细小分散,与土壤胶粒接触会更加充分,更利于对盐碱土的改良。(2)本文开展了TG-C对盐碱土壤改良的施用参数、淋溶影响以及土壤防治碱化的实验,研究发现TG-C施用量为5%,TG-C的最佳配比为TG:C(质量比)=10:1,土壤改良效果最好,且盐碱土壤改良的反应呈先正向进行后逆向进行然后趋于平衡的变化趋势,于1～2 h内显示出最好的改良效果。淋溶实验结果表明,TG-C能显著降低土壤的p H和电导率(EC)以及水溶性阳离子浓度,改善土壤阳离子组成,显著降低土壤的钠吸收比(SAR),对盐碱土壤起到很好的改良作用。对防治土壤次生碱化实验证明了TG-C能够对低浓度的NaCO溶液灌溉起到一定的防治作用,随着NaCO溶液浓度的提高,TG-C在防治土壤的次生碱化作用减弱。TG-C改良盐碱土技术机理主要是离子置换和盐类转换。TG-C中含有大量的Ca SO·2HO,施用于土壤中会产生足量的Ca,通过溶解过量的Ca,土壤胶体中的Na被置换出来;另一方面对植物生长危害作用较大的碳酸盐、重碳酸盐被转化为危害作用相对较小的硫酸盐,从而将土壤由强碱性状态改良为弱碱性或中性状态。反应过程中存在着Ca SO·2HO溶解平衡以及土壤溶液中的Ca SO·2HO与土壤反应物的反应平衡。(3)盆栽实验研究结果表明,各材料组合均能够显著降低土壤p H、EC及SAR,同时还能显著提高土壤孔隙度和含水率,并对于水稻的发芽率、株高、鲜重和干重等植物生长方面起着明显的促进作用,其中以5%TG-C和5%TG-C+0.5%聚丙烯酰胺(PAM)组合处理效果最好。各组土壤中,变形菌门、放线菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门等为土壤优势菌种,相对丰度占比最高,TG-C、TG与C三组土壤OUT数分别比CK组高的13.09%、3.16%和6.41%,各环境材料组合均显著提高了变形菌门的相对丰度,施用TG-C、TG和C使变形菌门的相对丰度分别提高了19.58%,15.28%和7.8%。由以上结果,可以得出TG-C通过减小水溶性阳离子Na含量,增加了土壤养分,改善了土壤结构,对土壤微生物生长繁殖有促进作用。

关键词：盐碱土钛石膏生物炭球磨土壤改良剂

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钛石膏在酸溶液中的除铁与相变规律研究

河南理工大学学报(自然科学版) 2023年

作者：管学茂张紫涵刘松辉朱建平河南理工大学材料科学与工程学院

为了解决钛石膏中的杂质问题和常压下石膏的相变规律，以钛石膏为原料，采用酸浸法处理，研究原料不同处理条件、反应过程中酸的种类和浓度、反应温度和时间等条件下，钛石膏的除铁效果和石膏的相变规律。试验表明：相较于盐酸、草酸和... 详细信息

为了解决钛石膏中的杂质问题和常压下石膏的相变规律，以钛石膏为原料，采用酸浸法处理，研究原料不同处理条件、反应过程中酸的种类和浓度、反应温度和时间等条件下，钛石膏的除铁效果和石膏的相变规律。试验表明：相较于盐酸、草酸和硝酸，硫酸的除铁效果最好且无其它杂质生成；随着酸浓度的提高，硫酸溶液中发生了二水石膏-硬石膏物相转化，硝酸溶液和盐酸溶液中均发生了二水石膏-半水石膏的转化，草酸溶液中最终生成草酸钙；在硫酸溶液反应中，提高硫酸浓度、反应温度和反应时间时，均可促进二水石膏-硬石膏的转化；对原料进行处理时，未干燥研磨的原料，不影响物相变化，可减少原料的操作步骤和能源消耗，节约钛石膏预处理成本。以上试验可作为有效解决钛石膏中杂质问题的途径之一，减少实验消耗和成本，同时可得出石膏的相变规律。

关键词：钛石膏除铁效果相变规律酸溶液硬石膏

钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中石膏-硬石膏的相变规律

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硅酸盐通报 2022年第2期41卷 725-732页

作者：王倩彭同江孙红娟丁文金林艳西南科技大学环境与资源学院绵阳621010 西南科技大学固体废物反应与资源化教育部重点实验室绵阳621010 西南科技大学矿物材料及应用研究所绵阳621010 西南科技大学分析测试中心绵阳621010

本文研究了在常压下钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中石膏相向硬石膏相的转化,探索了反应时间、硫酸浓度和温度对石膏-硬石膏转化的影响。结果表明:提高反应温度、增大硫酸浓度和增加反应时间都有利于石膏向硬石膏转化;当石膏转化为硬... 详细信息

本文研究了在常压下钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中石膏相向硬石膏相的转化,探索了反应时间、硫酸浓度和温度对石膏-硬石膏转化的影响。结果表明:提高反应温度、增大硫酸浓度和增加反应时间都有利于石膏向硬石膏转化;当石膏转化为硬石膏后,延长反应时间硬石膏不再发生转变;在温度为70℃和80℃时,体系中石膏与硬石膏共存,二者的微观形貌差异明显,石膏呈片状,硬石膏呈长方板状;当温度升温至90℃以上时,石膏完全转变为硬石膏,其微观形貌为长方板状;常压下,在50~100℃内,在钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系中发生的石膏-硬石膏的相变是石膏直接脱水形成硬石膏,没有中间产物形成。

关键词：钛石膏石膏相变钛石膏-H_(2)SO_(4)-H_(2)O体系硬石膏微观形貌酸浸法