B_(2)O_(3)对含钛高炉渣熔体微观结构与输运性质的影响

为高效利用含钛高炉渣中钛元素,采用分子动力学模拟方法研究B_(2)O_(3)含量对CaO-SiO_(2)-B_(2)O_(3)-TiO_(2)系高炉渣微观结构和输运性质的影响。结果表明:B_(2)O_(3)的含量4%时,B—O、Si—O、Ti—O和Ca—O的键长分别为1.34、1.62、1.95和2.24A。渣中存在[SiO_(4)]四面体、[BO_(3)]三角体和[TiO_(6)]八面体稳定结构单元。体系中加入B_(2)O_(3)含量并不会改变O—Si—O、O—B—O和O—Ti—O键角分布情况。随着B_(2)O_(3)的加入,Si—O—Si和B—O—B键角分别从156.12°和148.43°增大到158.17°和157.08°,大部分Ti—O—Ti键角分布在100.48°,小部分Ti—O—Ti键角从140.17°减小到135.53°。随着B_(2)O_(3)含量的增加,B—O—M(Ca、Si、B和Ti)氧连接占比增多,熔体中高配位结构解聚为低配位结构,体系整体聚合度降低,各离子自扩散系数均增大,熔体黏度从0.183 Pa·s降低到0.140 Pa·s。

含钛高炉渣氯化铵焙烧活化试验

针对钒钛磁铁矿高炉冶炼副产的含钛高炉渣成分复杂、难以处理特点,采用氯化铵焙烧活化—浸出提质处理工艺进行钙铝镁等杂质金属元素的脱除,获得钛富集物。考察焙烧和浸出过程中各参数对杂质脱除的影响。结果表明,在焙烧温度450℃、焙烧时间1 h、氯化铵配比40%、原料-0.074 mm占比83%,盐酸浓度9%、液固比5、浸出时间4 h、浸出温度90℃的优化条件下,含钛高炉渣中钙、铝、镁脱除率分别达到73.22%、90.04%、91.39%,钛损失率仅有0.34%,达到选择性脱除炉渣中杂质元素,提高含钛高炉渣品质的目的。

含钛高炉渣制备复合吸附剂及其铬吸附性能

Cr(Ⅵ)是一种有害污染物,既污染水环境,也会对人体造成伤害。本文以工业固废含钛高炉渣为原料,通过酸浸得到浸出渣基体,经壳聚糖改性,制备一种新型GLZ-jcz/CS复合吸附剂,用来去除废水中的Cr(Ⅵ)。研究了吸附温度、废水pH、吸附剂量、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。以Cr(Ⅵ)吸附率为评价指标,确定最优实验条件,并研究了GLZ-jcz/CS复合吸附剂的再生性能。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱仪、X射线光电子能谱仪、BET比表面积测试仪对GLZ-jcz/CS复合吸附剂进行表征,结合吸附动力学模型和吸附等温线模型分析,确定吸附机理。实验结果表明:当吸附温度为70℃、废水pH=4、吸附剂用量为0.13g、Cr(Ⅵ)初始浓度为50mg/L、吸附时间为2h时,吸附率达到99.8%,吸附容量可以达到67mg/g,GLZ-jcz/CS复合吸附剂经过6次洗脱,吸附率仍可达到96%以上,吸附模型符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。

酸度及酸介质对硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

利用高能球磨法制备了钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化剂,探讨了该催化剂的光催化原理,并系统地研究了不同酸度及酸介质对钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr(Ⅵ)效率的影响。结果表明,酸度以及酸介质对六价铬的光催化还原效率都有十分重要的影响。在强酸性条件下(pH=1.5),六价铬的光催化还原效率最高;且随着pH值的增大,六价铬的光催化还原效率显著降低。不同酸根离子对STBBFS催化剂光催化还原六价铬的促进作用按PO43-<NO3-<Cl-<SO42-逐渐增强;在光催化反应8h后,六价铬的还原率差别显著,分别为9.32%、48.73%、100%、100%。因此,为了获得较高的光催化效果,必须控制六价铬废水的pH值以及用硫酸调节溶液的酸度。

Cr(VI)-乙酸复合体系中硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr(VI)

采用煅烧的硫酸盐掺杂的含钛高炉渣作光催化剂,研究了Cr(VI)-乙酸(AA)复合体系中Cr(VI)的光催化还原效率,考察了初始pH值、Cr(VI)初始浓度、AA/Cr(VI)体积比、协同效率因子、光催化剂使用寿命等因素的影响.结果表明,增大AA/Cr(VI)比到0.2%,Cr(VI)的还原效率先增大到27.55%随后逐渐降低.酸性条件下,Cr(VI)单一体系和Cr(VI)-AA复合体系中Cr(VI)的还原率和吸附率都明显提高;相同反应时间下(110min),初始pH1.5时,2种体系中Cr(VI)的还原效率分别为76.32%(单一体系)和100%(复合体系).复合体系中协同效率因子始终大于0.循环使用5次后催化剂对Cr(VI)的光催化还原率为92.2%.Cr(VI)在Cr(VI)-AA体系中的光催化还原遵循Langmuir-Hinshelwood动力学规律.

改性含钛高炉渣抗菌性能测定

国内含钛高炉渣存量巨大且附加值高,为使含钛高炉渣得到综合利用,针对含钛高炉渣中钛组分含量大的特点,以含钛高炉渣为原料,利用XRF、XRD、SEM等分析方法确定了改性含钛高炉渣的成分,肯定了其作为抗菌材料的可行性。用牛津杯法、打孔法、贴片法分别测定了改性含钛高炉渣对大肠埃希氏菌(ATCC25922)的抗菌性能。结果表明,改性含钛高炉渣具有抗菌性,固相合成法V_(2)O_(5)掺杂比例为15%对大肠埃希氏菌(ATCC25922)的抗菌效果最明显。

掺杂硫酸盐对含钛高炉渣光催化性能的影响

采用高能球磨法,掺杂不同比例的硫酸铵,以攀钢含钛高炉废渣为原料,在400℃煅烧2h合成了具有钙钛矿型的硫酸盐掺杂的含钛高炉渣催化剂(Sulfate-modified titanium-bearing blast furnace slag,STBBFS)。用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和热重(TG)分析对STBBFS催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿结构,在紫外区域具有很强的光吸收能力。不同硫酸铵掺杂量下,STBBFS催化剂的光催化活性由Cr(Ⅵ)的还原率来评价,结果表明,硫酸铵掺杂量为5%时,STBBFS催化剂具有较高的光催化活性,500W中压汞灯照射8h,可将质量浓度为20mg/L的六价铬废水完全降解。

基于PSO-GRNN的含钛高炉渣活化焙烧浸出成分预测模型

活化焙烧是一种回收利用含钛高炉渣中钛资源的新方法。为通过反应条件快速获得回收渣中成分含量,建立了基于粒子群优化的广义回归神经网络(PSO-GRNN)预测模型。借助斯皮尔曼(Spearman)相关性分析筛选特征变量作为模型输入,利用PSO优化GRNN神经网络的权重与节点阈值,通过与偏最小二乘回归(PLS)、随机森林(RF)以及支持向量回归(SVR)算法的对比,确定了提出模型的优势。研究结果表明,PSO-GRNN具有最小的RMSE和最大的R2,表明在该数据集上所设计的PSO-GRNN有最佳的模型性能,可以为后续实验或工业应用提供一定的指导。

含钛高炉渣氯化铵活化焙烧工艺优化研究

针对钒钛磁铁矿高炉炼铁产出的含钛高炉渣,开展了氯化铵活化焙烧技术研究,使用响应曲面法对工艺条件进行优化,探究焙烧温度、保温时间、氯化铵配比等因素对TiO_(2)品位和杂质脱除的影响,并建立活化焙烧过程的二次回归方程模型。根据模型计算,焙烧温度、保温时间、氯化铵配比等因素对TiO_(2)品位和铝脱除率影响显著,根据模型预测,在焙烧温度为469℃、保温时间为0.97 h、氯化铵配比为41%时,TiO_(2)品位38.94%、铝脱除率91.43%;通过试验验证,在此条件下,浸出渣TiO_(2)品位38.39%、铝脱除率90.39%,试验值与模型预测值误差范围在1.5%以内,证明该优化模型具有可靠性。

硫酸盐修饰的含钛高炉渣光催化还原Cr(Ⅵ)

采用高能球磨法,在300℃煅烧2 h合成了具有钙钛矿型的硫酸盐修饰的含钛高炉渣(sulfate-modified titanium-bearing blast furnace slag,STBBFS)催化剂.用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射分析对硫酸盐修饰的含钛高炉渣催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿型;粉体的颗粒形态均为不规则形状,平均粒径为1.5μm左右;在紫外区域具有很强的光吸收能力.由六价铬的还原率来评价STBBFS催化剂的光催化活性,结果表明:与市售TiO2相比,钙钛矿型的STBBFS催化剂具有较高的光催化活性,500 W中压汞灯照射4 h,可将质量浓度为20 mg/L的六价铬废水完全降解.

硫酸盐修饰的含钛高炉渣吸附去除水溶液Cr(Ⅵ)(英文)

由高能低温煅烧制备了硫酸盐修饰的含钛高炉渣(sulfate-modified titanium-bearing blast furnace slag,STBBFS)吸附剂。用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、Fourier转换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线衍射和扫描电镜对吸附剂的成分、物相以及表面结构进行了表征。研究了STBBFS的初始质量浓度、溶液pH值、温度对溶液中Cr(Ⅵ)吸附过程的影响。结果表明:Cr(Ⅵ)在STBBFS吸附剂表面上的吸附遵循Langmuir吸附等温线模型;最大吸附容量在pH=1.5时最大,为8.25mg/g。不同吸附温度和初始浓度下,Cr(Ⅵ)的吸附过程都遵循二级吸附动力学模型。通过计算Cr(Ⅵ)吸附过程中的热力学参数:焓变化ΔH°、自由能变化ΔG°、熵变化ΔS°,得出Cr(Ⅵ)吸附至STBBFS吸附剂表面具有自发性,且升高温度易于Cr(Ⅵ)的吸附。根据XPS和FTIR分析结果,可以认为Cr(Ⅵ)先吸附至吸附剂表面,然后被还原为Cr(Ⅲ)。

含钛高炉渣提钛技术研究进展

含钛高炉渣作为我国大宗固体废弃物之一,不仅占用大量的土地及污染环境,且因其中的钛资源及其他有价组分未得到有效利用,导致了严重的资源浪费。介绍了含钛高炉渣的性质,综述了湿法、火法和选择性富集等提钛工艺的原理及优缺点。随着双碳目标的提出,新型提钛技术应将传统方法与非常规冶金技术相结合,朝着绿色环保、经济高效、短流程的方向发展。

V^(5+)掺杂含钛高炉渣光催化抗菌材料的制备及抗菌性能研究

采用高温固相法制备了V5+掺杂含钛高炉渣光催化抗菌材料。以大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、腊样杆菌为实验菌种,以普通日光灯为光源,考察了菌种、掺杂量等因素对材料抗菌性能的影响。并采用XRD、SEM等方法对材料进行表征。结果表明:V5+掺杂含钛高炉渣光催化抗菌材料对白色念珠菌抗菌性能较好,并随掺杂量增大抗菌性能增强;用琼脂稀释法测得M IC为wV2O5=2.5%;抗菌材料经生理盐水和无水乙醇洗涤后重复利用其抗菌性能略有下降。

硫酸铵熔融反应法从含钛高炉渣中回收钛

以承钢含钛高炉渣、(NH4)2SO4和KHSO4为主要原料,通过熔融反应法使其中的钛转化为易溶于水的形式,达到回收钛的目的。考察了(NH4)2SO4加入量、KHSO4加入量、加热温度和保温时间对钛回收率的影响。实验结果表明,反应温度和保温时间对钛回收率的影响较大。回收钛的最适条件为:含钛高炉渣与(NH4)2SO4的质量比为1∶6,反应温度为350℃,保温时间为27min,在此条件下钛的回收率为91.7%,硫酸铵中氮的挥发损失率为81.5%。回收钛后所得残渣主要含有大量硫酸钙、二氧化硅和少量钙钛矿、钙铝黄长石。

硫掺杂含钛高炉渣光催化剂性能研究

以含钛高炉渣为原料,硫脲为掺杂剂,采用高能球磨法制备了S掺杂含钛高炉渣催化剂,通过XRD、UV-vis吸收光谱、SEM等对其进行表征.研究甲基橙溶液pH值等对可见光光催化降解甲基橙的影响.结果表明,经过焙烧的掺硫催化剂对可见光吸收增强,吸收带边明显"红移";当pH=2时,甲基橙氧化效果最好.

高温固相法制备钒掺杂含钛高炉渣光催化抗菌材料

采用高温固相法,掺杂不同质量分数的V2O5,在800℃煅烧2h合成了钒掺杂的含钛高炉渣催化剂(vanadium oxide modified titanium bearing blast furnace slag,VTBBFS)。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱仪对钒掺杂的含钛高炉渣催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿结构;粉体的颗粒形态均为不规则块状,800℃煅烧后出现了团聚现象;在紫外区域具有强光吸收能力,并发生红移。以白色念珠菌为实验菌种考察钒掺杂的含钛高炉渣催化剂抗真菌能力。结果表明,V2O5掺杂量为10%时,催化剂具有较强的抗白色念珠菌能力,在普通光照下杀菌率可达到100%。

硫酸掺杂对钙钛矿型高炉渣光催化性能的影响

采用高能球磨法,添加不同比例硫酸,在400℃煅烧2h合成了具有钙钛矿型的硫酸掺杂的含钛高炉渣催化剂(sulfuric acid-modified titanium-bearingblast furnace slag,STBBFS)。用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和热重(TG)分析对STBBFS催化剂进行了表征,确定其具有钙钛矿结构;粉体的颗粒形态均为不规则块状,400℃煅烧后出现了团聚现象;在紫外区域具有很强的光吸收能力。由Cr(Ⅵ)还原率来评价STBBFS催化剂的光催化活性,结果表明,硫酸掺杂量为2.5%时,ST-BBFS催化剂具有较高的光催化活性,500W中压汞灯照射6h,可将浓度为20mg/L的Cr(Ⅵ)废水完全降解。

Ni掺杂含钛高炉渣制备光催化剂及其性能研究

含钛高炉渣含TiO_(2),可用来制备光催化剂以实现非提钛法综合利用含钛高炉渣。以攀钢含钛高炉渣为原料,采用液相法及煅烧法制备Ni掺杂光催化剂,并通过SEM、XRD对催化剂进行了表征;在紫外光照射下,考察了催化剂煅烧温度、Ni掺杂量及煅烧时间对模拟污染物亚甲基蓝溶液降解率的影响。结果表明:在煅烧温度500℃、掺杂量为(Ni-Ti质量比)2%、煅烧时间2 h的优化条件下,制备的Ni掺杂光催化剂对亚甲基蓝的降解率达到80.0%,比未掺杂高炉渣提高了26.0%。

含钛高炉渣钛回收技术及专利分析

国内每年产生约400万t的含钛高炉渣,目前堆存量已超过8000万t,攀西地区含钛高炉渣中TiO_(2)含量大于20%,具有较高钛资源利用价值,现有提取钛产品主要包括3个技术分支:制备TiO_(2),制备TiC/TiCl_(4)以及制备钛合金。本文对上述技术分支及应用现状进行了介绍,并从专利角度分析了各技术分支的专利申请量、申请人类型、主要申请人、国际专利分类号及专利文献的被引证次数,在此基础上,对未来含钛高炉渣的提钛技术发展进行了研判:提钛制品为TiO_(2)的技术研发仍是未来的重点,主流工艺技术为选择性析出分离提钛以及酸浸水解湿法冶金提钛,研究方向为通过改善分离或酸浸或水解工艺,以提高提钛效率、降低酸耗和减轻对环境的污染;提钛制品为TiC/TiCl_(4)的技术将以高温还原为基础,并以钛转化率(即碳化率)和生产效率的提高为目标开展研究;提钛制品为钛或钛合金的技术则需要通过改变还原剂或者改进工艺生产金属钛或拓宽钛合金的产品范围。

含钛高炉渣浸出液中钛的协同萃取分离工艺及机理研究

钒钛磁铁矿在高炉冶炼过程中产生大量的冶炼渣,该冶炼渣的钛含量达20%~30%,对钒钛磁铁矿或冶炼渣中的钛资源进行资源化利用一直是重要的研究课题。本文借鉴浸出-萃取提钛工艺,针对已有的萃取体系萃取平衡时间长、钛萃取率低、设备易腐蚀、水相和有机相分相困难等问题,先将机械活化后钒钛磁铁矿高炉渣进行盐酸浸出,然后采用磷酸三丁酯(TBP)与二(2-乙基己基)磷酸(P204)组成的协同萃取体系(稀释剂为磺化煤油)对浸出液中的钛进行萃取试验。试验考察了萃取剂总浓度、萃取温度、萃取相比(O/A)、萃取剂TBP和P204的物质的量的比、氯离子浓度等因素对钛萃取率的影响,同时采用斜率法对萃取机理进行了初步的探究,得到如下结论:在萃取剂物质的量比TBP∶P204=1∶4、萃取时间20 min、萃取温度30℃、萃取相比(O/A)1∶1、氯离子浓度8 mol/L等较佳萃取条件下,钛萃取率可达到98%以上;斜率法研究萃取机理表明,萃合物组成可能为(TiOCl_(2))(HA)_(2)(HB)_(2),其萃取化学反应式可以改写为:TiO^(2+)+2HA+2HB+2Cl-→(TiOCl_(2))(HA)_(2)(HB)_(2)。