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【6h】

富钒钛渣中钒钛组分分离技术的研究

 

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摘要

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 钒工业概述

1.2.1 钒的用途

1.2.2 钒资源现状

1.2.3 钒的提取概况

1.2.4 五氧化二钒的生产工艺

1.3 钛工业概述

1.3.1 钛的用途

1.3.2 钛资源现状

1.3.3 富钛料的生产方法

1.3.4 钛渣中杂质组分分离的研究现状

1.4 富钒钛渣概述

1.4.1 富钒钛渣的来源

1.4.2 富钒钛渣的特点

1.4.3 富钒钛渣综合利用研究进展

1.5 课题意义和主要研究内容

第2章 工艺矿物学研究

2.1 富钒钛渣的化学组成

2.2 富钒钛渣的矿物组成

2.3 富钒钛渣主要矿物相的赋存形式及特点

2.4 富钒钛渣中主要杂质元素的分布

2.5 讨论

2.6 本章小结

第3章 富钒钛渣焙烧—酸浸提钒实验研究

3.1 实验方法

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验试剂及设备

3.1.3 实验步骤

3.1.4 实验方案

3.1.5 分析方法

3.2 富钒钛渣氧化焙烧实验研究

3.2.1 引言

3.2.2 富钒钛渣氧化焙烧的反应机理

3.2.3 实验结果与讨论

3.2.4 富钒钛渣氧化焙烧过程热分析

3.3 含钒钛渣酸浸提钒工艺研究

3.3.1 引言

3.3.2 酸浸提钒实验原理

3.3.3 酸浸提钒热力学研究

3.3.4 实验结果与讨论

3.4 本章小结

3.4.1 富钒钛渣的氧化焙烧实验研究小结

3.4.2 富钒钛渣焙烧熟料酸浸提钒研究小结

第4章 提钒后钛渣碱浸—酸浸除杂实验研究

4.1 引言

4.2 实验原料

4.3 碱浸酸浸除杂过程的反应机理

4.4 碱浸酸浸除杂过程热力学分析

4.5 实验方法

4.5.1 实验试剂及设备

4.5.2 实验步骤

4.5.3 实验方案

4.5.4 分析方法

4.6 碱浸实验结果与讨论

4.6.1 碱液浓度及碱浸时间对钛渣品位的影响

4.6.2 碱浸温度对钛渣品位的影响

4.6.3 液固比对钛渣品位的影响

4.7 酸浸实验结果与讨论

4.7.1 盐酸浓度对钛渣品位的影响

4.7.2 酸浸时间对钛渣品位的影响

4.7.3 酸浸温度对钛渣品位的影响

4.7.4 液固比对钛渣品位的影响

4.8 碱浸酸浸多段实验

4.9 本章小结

第5章 钛渣碱浸—酸浸过程动力学

5.1 引言

5.2 动力学实验

5.2.1 实验步骤

5.2.2 实验试剂与设备

5.3 实验结果和讨论

5.3.1 实验结果

5.3.2 温度对浸出速率的影响

5.3.3 碱液浓度对浸出速率的影响

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

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摘要

我国蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源,用固态还原—磨选法处理钒钛磁铁矿精矿得到的钛渣一般都含钒,从而形成富钒钛渣。使用富钒钛渣制备富钛料时,钒属于渣中很难除去的杂质之一,在影响富钛料品位的同时,还会给后续钛产品中杂质的去除带来挑战,此外也造成了钒资源的浪费。目前,人们对富钒钛渣中钛的利用研究较多,而对钒的回收利用研究较少。
  本论文以富钒钛渣(以钒钛磁铁精矿为原料,通过固态还原—磨选得到的钛渣)为原料,进行了先氧化焙烧—酸浸提钒,再将提钒后钛渣采用碱浸—酸浸联合除杂处理制备富钛料的研究。
  论文分析了富钒钛渣氧化焙烧—酸浸提钒过程反应机理,并从热力学角度分析了钒的浸出可在低酸度下进行。较佳的实验条件为:选取48~75μm的富钒钛渣,采用无盐焙烧的方式,在900℃的焙烧温度下保温2h,将焙烧熟料在酸浸pH为4~4.5、酸浸温度为60℃的条件下浸出15min,钒浸出为53.11%。
  通过对提钒后钛渣中杂质组分与水的电位-pH图的分析,确定了采用先碱浸再酸浸的联合除杂法制备富钛料的可行性。碱浸除杂过程的较佳浸出条件为:浸出温度95℃,浸出时间2h,碱液浓度10%,液固比为2。酸浸除杂过程的较佳浸出条件为:酸浸温度30℃,酸浸时间30min,盐酸浓度2.96%,液固比为4。在较佳碱浸和酸浸条件下获得的钛渣品位为72.08%,TiO2回收率为92.87%。
  碱浸—酸浸除杂过程的动力学研究表明,除杂过程可用收缩核模型描述,其反应速率受有产物层生成的扩散和化学反应混合控制,活化能为27.75kJ/mol。
  碱浸—酸浸除杂过程中,产物覆盖在颗粒表面阻碍反应的进行,使钛渣产品品位较低。通过碱浸和酸浸的交替浸出方法可以破坏产物层,所以对提钒后钛渣进行了多段碱浸—酸浸除杂处理,四段除杂以后钛渣品位达到86.95%。

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