四川某地含钛高炉渣综合利用途径研究

摘要

随着经济的持续发展和社会的不断进步,人类对各种金属的需求量越来越大,冶金规模也越来越大,由此造成了各种金属的富矿资源不断减少乃至趋于枯竭,矿产资源的供需矛盾日益突出。我国西部地区的钛铁矿经高温炼铁后排放出的废渣中含18％左右(以TiO2计)钛资源,长期以来未利用,造成资源严重浪费。并且占用土地,污染环境。因此开展工业废渣资源的综合利用技术研究,对国民经济的可持续发展及西部大开发,都有极为重要的意义。
　　 本论文以四川某地含钛高炉渣为研究对象,通过X荧光光谱分析其主要成分和矿物组成。采用粒度、水力重选、磁选等物理方法,考察钛的分离富集规律。结果表明:该尾渣为碱性渣,钛主要以钙钛矿形式存在。水力重选分选后,重矿物品位为20.76％,轻矿物品位为15.69％；磁选后,带磁性矿物品位18.98％,非磁性矿物品位为17.97％,与原矿品位18.56％相比,TiO2富集效果不明显,即通过物理法使得尾渣中钛分离富集效果不明显。
　　 采用四因素三水平正交实验,分别考察以盐酸和硫酸为浸出剂浸取含钛高炉渣时,pH值、液固比、搅拌时间、浸出温度等因素对TiO2浸出率的影响,结果表明:以盐酸和硫酸为浸出剂浸取含钛高炉渣,TiO2最高浸出率分别为65.09％和65.24％。对实验数据进行极差分析,各因素影响顺序分别是,盐酸体系:pH值>温度>液固比>搅拌时间；硫酸体系:pH值>搅拌时间>液固比>温度。经比较硫酸体系在能耗、时间和耗酸量等方面均优于盐酸体系。
　　 采用硫酸法制备钛白粉,通过单因素方法考察了酸浸阶段液固比、硫酸用量、浸出温度对TiO2浸出率的影响并优化了工艺条件。在pH值<0.5,液固比为4.5:1,硫酸用量为95ml/100g试样,浸出温度为45℃,TiO2浸出率最高达69.71％,经洗涤后TiO2总浸出率可达89.82％。该条件下3次重复性实验中TiO2平均总浸出率为89.95％。
　　 考察水解温度和水解时间对TiO2水解率的影响。水解温度95℃,水解时间2h水解率可达96％以上。水解产物经洗涤,干燥,高温煅烧制得产品TiO2纯度为98.82％,水溶物<0.6％,未过45μm标准筛矿物<0.1％,达到锐钛型钛白粉主要基本指标。
　　 初步研究了以含钛高炉渣为主要原料制备的无机外墙涂料的性能。当水玻璃加入量为30％,碱(NaOH2％,KOH2％)加入量为4％,碱土金属氧化物加入量为5％,填料为2％,制得的外墙涂料涂膜未软化、无脱落,无刷痕、无干裂,且耐冻融循环性好。为含钛高炉渣综合利用制备无机外墙涂料提供了实验基础。