膨化高钛炉渣制备轻质砂浆研究

对以膨化高钛炉渣为轻骨料制备轻质砂浆的技术进行研究,通过优化配合比设计在实验室制备出抗压强度>5 MPa,导热系数达到0.2 W/(m·K)的轻质砂浆,并对其进行性能分析得出膨化高钛炉渣轻质砂浆的28 d抗压强度、14 d拉伸粘结强度、收缩率性能满足普通抹灰砂浆的要求,软化系数满足建筑保温砂浆要求。

未燃煤粉对高钛炉渣性能的影响

利用高温熔滴炉模拟高炉滴落带，研究未燃煤粉（ＵＰＣ）对高炉冶炼钒钛磁铁矿过程中钛渣的形成和滴落过程的影响。结果表明：①料层中ＵＰＣ还原ＴｉＯ２生成的ＴｉＣ、ＴｉＮ等极易粘附在焦炭表面，从而改变了渣、焦的界面性质，这有利于炉渣的滴落。随着料层中ＵＰＣ量的加大，高钛炉渣滴落量增加，但是对于普通炉渣却得到相反的结论；②滴落渣的粘度均低于攀钢现场渣的粘度，但随着滴落渣中碳含量的加大，炉渣粘度增加。

化学法测定高钛炉渣中的氮量时溶样条件的优化

测定高钛炉渣中的含氮量,迄今为止仅限于化学法,它包括3个主要步骤:溶样、蒸馏和测定。由于蒸馏和测定的操作步骤均有成熟的方法,故溶样就成为分析方法的简捷性和分析结果的准确性的决定因素。

高钛炉渣碳化过程碳粉的高效利用

含钛矿高炉冶炼产生的高钛炉渣含有23%~25%的TiO_(2),为宝贵的钛资源,对其进行二次利用可弥补钛资源需求量增加和钛资源价格持续上涨的不足。其中含钛高炉渣的一种利用方式为与碳粉进行高温碳化反应,再氯化制得TiCl_(4)。总结了高钛型高炉渣与碳粉反应中促进碳粉高效利用的实践成果,并就碳粉加入方式对碳化反应的作用进行了分析讨论。实践表明,焦碳是一种高效的反应物,采用粒度<1 mm、占比>75%的细颗粒焦粉比焦丁更有利于提高碳粉利用率;提前配加碳粉具备非送电预反应的效果,可使反应时间提前25 min,产生的CO能强化冶炼的热力学、动力学条件;采用向炉内喷吹碳粉的方式可以使碳粉单耗降低18.6 kg/t渣,产品中游离碳降低3.95%,炉渣中TiO_(2)转化率提高1.35%,加料与输入功率的自动平衡使熔池热平衡维持稳定,有利于TiO_(2)与碳粉的充分反应,提高碳粉利用率。

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。

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。

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。

含钛高炉渣制备硅基TiO_(2)光催化剂及其性能研究

以含钛高炉渣为原料,采用水热法-酸解-煅烧工艺合成了亚微米片状结构硅基TiO_(2)光催化剂,研究了酸解反应浓度、酸解反应时间、光催化剂投加量及光照条件对其催化性能的影响。结果表明:当酸解反应浓度为1.2mol/L、酸解反应时间为5h、光催化剂投加量为20mg时,紫外灯照射60min后亚甲基蓝降解率最高可达97.28%,可见光照射120min后亚甲基蓝降解率最高可达77.85%。

改性含钛高炉渣中金红石的选择性分离及浸出机理研究

含钛高炉渣的综合利用是冶金领域亟待解决的关键问题。针对该问题,以改性含钛高炉渣(含钛高炉渣在高温下经过氧化硅、压缩空气改性处理得到的炉渣)为原料,通过重选-碱浸-酸浸工艺来实现金红石晶体的选择性分离,获得高品质的人造金红石。具体研究各工艺参数对重选实验、碱浸实验、酸浸实验的影响。结果表明,较佳的工艺条件为:-150μm改性渣占比79.53%、冲程14 mm、冲次360 times/min;碱浸温度95℃、碱浸时间90 min、NaOH浓度3.0 mol/L;酸浸温度65℃、酸浸时间60 min和HCl浓度3.0 mol/L。产品金红石的TiO2含量为98.20%,MgO和CaO总含量为0.47%,是氯化钛白的优质原料。此外,通过电位-pH图明晰了碱浸-酸浸实验的浸出机理。

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。

用含钛高炉渣制备高强度陶瓷材料

这是一篇矿物材料领域的论文。为了探索含钛高炉渣在陶瓷领域的大宗和高值的应用,通过基于CaO-SiO_(2)-MgO(15%)-Al_(2)O_(3)相图设计,和对制备试样的物理性能、物相组成、微观结构分析,证实了用含钛高炉渣可以制备高强度的陶瓷材料。所制备的高强度陶瓷,属于低硅辉石质陶瓷,主要物相为辉石、碱玄岩钙钠长石、钙钛矿和铁板钛矿,其中辉石的含量随烧成温度的升高而逐渐增大,钙钛矿源自于原料,随烧成温度的提高而逐渐减少。钙钛矿分解后的Ti元素固溶于辉石中,但未能实现替代Si的位置,而是存在于M1的位置,Ti元素的固溶于辉石和碱玄岩中,提高试样的烧结温度。本文较佳的陶瓷试样中的含钛高炉渣掺量高达55%,其强度可达75.51 MPa,高于标准35 MPa;较佳烧结温度为1150℃,利于节能生产,论证了利用含钛高炉渣制备高强陶瓷材料的可行,为含钛高炉渣在陶瓷领域的应用提供理论基础。

铝热还原含钛高炉渣制取钛硅铝合金

这是一篇冶金工程领域的文章。在氩气保护下,用铝还原含钛高炉渣制得钛硅铝合金。实验结果显示:在1500℃,氩气保护下,铝粉占高炉渣的30%~40%、石灰占5%~15%、萤石≥5%时,还原得到的合金主要为钛硅相、铝硅相、钛相;合金中钛、硅、铝的含量为分别35%~40%、26%~33%、23%~32%,钛、硅、铝的回收率分别为73%~88%、84%~95%、67%~77%。

炉渣成分对含钛高铝型高炉渣结构及黏度的影响

为了保证含钛高铝型铁矿石高炉冶炼的稳态顺行,围绕含钛高铝型高炉渣系,解析了炉渣成分、炉渣结构和炉渣黏度之间的内在作用机制.结果表明:当w(TiO_(2))=0~10%时,TiO_(2)呈现酸性氧化物的特性,故随着w(TiO_(2))的增加,炉渣发生聚合反应,黏度增大;当w(TiO_(2))=10%~25%时,随着w(TiO_(2))的增加,(SiO_(4)^(4-)+TiO_(4)^(4-))和AlO_(4)^(5-)的峰谱强度逐渐降低,且(SiO_(4)^(4-)+TiO_(4)^(4-))峰左移,这说明此时TiO_(2)呈现碱性氧化物的特性,炉渣中网状结构被破坏,炉渣发生解聚反应,黏度减小;随着w(Al_(2)O_(3))的增加,AlO_(4)^(5-)的峰谱强度逐渐升高,炉渣中AlO_(4)^(5-)网状结构增加,炉渣发生聚合反应,黏度逐渐增大;随着w(MgO)/w(Al_(2)O_(3))和w(CaO)/w(SiO_(2))的增大,AlO_(4)^(5-)和SiO_(4)^(4-)的峰谱强度降低,炉渣中AlO_(4)^(5-)和SiO_(4)^(4-)网状结构减少,炉渣发生解聚反应,黏度逐渐减小.

攀西地区高钛高炉渣制备地坪耐磨层砂浆的试验研究

为实现高钛高炉渣产品多样化、加快其综合利用,利用攀西地区高钛高炉渣制备水泥基耐磨地坪砂浆,并对其强度、耐磨度和表面强度进行测试研究。研究结果表明:所制备的砂浆7、28 d的抗压强度分别为91.2 MPa和110.3 MPa,抗折强度分别为12.6 MPa和14.8 MPa;耐磨度比为441%,表面压痕直径为2.36 mm。试验结果均远优于行业标准中规定的技术指标,验证了攀西地区高钛高炉渣用作地坪耐磨骨料的可行性。

二元碱度对高钛型炉渣粘温特性及结晶过程的影响

针对我国高炉冶炼钒钛磁铁矿带来的炉渣粘稠、渣中带铁等一系列问题,采用热力学软件FactSage对高钛型高炉渣二元碱度的变化对炉渣粘温特性及结晶过程的影响进行了计算与分析,并利用RTW熔体物性测定系统通过粘度基础实验验证了理论计算的准确性。结果表明,高钛型高炉渣在1500℃以上的高温区内,其粘度相对较小,约为0.2 Pa·s,并且在该温度区间内高钛型高炉渣的粘度受碱度和温度影响较小;当处在温度较低区间时,高钛型高炉渣的粘度则随着碱度的增大而增大。热力学计算表明,高钛型高炉渣在降温过程析出的矿相主要为钙钛矿、钛尖晶石、辉石、钙长石以及橄榄石等矿相,二元碱度主要影响钙钛矿和钛尖晶石的析晶过程,随着高钛渣二元碱度的升高,这两种矿相的析晶温度及析出物的质量分数均有所提高。为保证冶炼生产过程中高钛型高炉渣的粘度满足生产需求,在实际的冶炼过程中应控制其冶炼温度在1400℃以上,同时当渣中TiO 2质量分数为23%,MgO/Al_(2)O_(3)为0.6时,高钛型高炉渣的二元碱度控制为1.0~1.1。

Al_(2)O_(3)对含钛高炉渣熔化特性的热力学模拟

含钛高炉渣是高炉冶炼过程中的副产物,研究含钛高炉渣熔化特性对优化高炉冶炼过程和提高炉渣处理效率提供了理论依据。以四川省德胜钢铁有限公司含钛高炉渣为研究对象,采用Fact Sage^(®)热力学软件模拟研究不同含量的Al_(2)O_(3)对含钛高炉渣的熔化特性的影响。研究发现,Al_(2)O_(3)对含钛高炉渣开始熔化温度、完全熔化温度均有影响,其中对含钛高炉渣开始熔化温度影响效果不显著,开始熔化温度约为1164℃;对含钛高炉渣开始熔化温度影响效果较为显著,完全熔化温度约为1439℃,Al_(2)O_(3)含量每增加0.5%,含钛高炉渣完全熔化温度降低约3℃。研究结果为高炉冶炼过程中炉渣的管理提供了重要的理论依据。

高钛高炉渣在混凝土中的作用机理

采用XRD、DTA、SEM和测定水化结合水量等方法研究了高钛高炉渣在混凝土中的作用机理。结果表明:高钛高炉渣掺入混凝土中,有利于混凝土形成细观自紧密堆积体系、加速水泥水化速率、发生"二次反应",促进混凝土强度发展;高钛高炉渣的"二次反应"一般发生在水化后期,掺入适量激发剂能在一定程度上加速高钛高炉渣的"二次反应"。

碳热法还原攀钢高钛高炉渣工艺研究

为了达到使攀钢高炉渣中钛氧化物富集的目的,从而综合有效利用攀钢高炉渣,将含钛高炉渣配加焦粉或者石墨在不同温度下进行烧成。研究了反应温度、还原剂类型及助熔剂铁粉对反应产物富集情况的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对反应后试样的物相组成和显微结构进行了观察和分析。结果表明:该工艺可以使渣中的钛元素以TiN的形式富集;相对于石墨来说,用焦粉做还原剂更有利于渣中钛元素的富集和TiN晶粒的生长;助熔剂铁粉的加入使得反应生成的TiN晶粒更加容易富集,且生成的TiN晶粒以包围状分布在圆形Fe的周围,温度的升高使得该现象更加明显。