Non-isothermal microwave leaching kinetics and absorption characteristics of primary titanium-rich materials

The non-isothermal leaching kinetics of primary titanium-rich material by microwave heating was investigated,and the temperature-pressure curves of leaching system and microwave absorption characteristics of mixture solutions before and after leaching were measured.The research of non-isothermal kinetics was evaluated by the leaching rate of Fe and the total apparent velocity equation of the non-isothermal kinetics of leaching for primary titanium-rich material by microwave heating was obtained.It is shown from the temperature-pressure curves that the high temperature and high pressure of closed leaching system are favorable to the enhancement of the leaching rate of Fe.Microwave absorption characteristics of mixture solutions before and after leaching show that there are abrupt changes of microwave absorption characteristics for 15%HCl solution and the mixture solution after leaching by 20%HCl.

界面三维扩散通道与富锂锰基的协同效应研究

富锂锰基正极材料具有诸多优点,但是其低锂离子电导率和高扩散势垒严重影响其倍率性能。提出了快离子导体磷酸钛铝锂表面包覆改性策略,分析了富锂锰基正极材料与磷酸钛铝锂包覆层的协同效应。结果表明:在700℃煅烧5 h,包覆量为3%(质量分数)Li_(1.3)Ti_(1.7)Al_(0.3)(PO_(4))_(3)的Li-[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_(2)具有最佳的性能,在100次循环后,放电比容量为226.5 mAh/g,保持率为89.7%。其优异的电化学性能可归因于包覆层提供三维锂离子扩散通道,减小了电极-电解液界面迁移阻抗。

冷却方式对钛渣中钙溶出行为的影响

以攀西地区钛铁矿电炉冶炼法制备的钛渣为对象,结合CaO-MgO-SiO2三元相图,采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜研究不同冷却方式对钛渣的矿物组成、显微结构、元素分布规律的影响。结果表明:采用空气缓慢冷却时,钛渣中MgO与TiO_(2)形成黑钛石,其他杂质元素主要形成透辉石(CaMgSi_(2)O_(6))和镁方柱石(Ca_(2)MgSi_(2)O_(7))。而采用水淬冷却时,颗粒整体分散度较均匀,钛渣中硅主要以二硅酸钙(CaSi_(2)O_(5))形态和玻璃质相互包融成一种复合体形态,与黑钛石相互嵌合分布。水淬冷却钛渣在酸浸过程中脱钙效果明显改善,经碱性脱硅后可获得脱钙率为94.26%、CaO、SiO_(2)和TiO_(2)成分含量分别为0.12%、0.49%、90.1%的富钛料。

富钛料制备中不同亚熔盐反应介质及工艺参数的影响研究

以攀枝花某矿区低品位金红石精矿为原料,采用不同亚熔盐反应介质进行富钛料的制备技术研究。通过分析亚熔盐法反应温度、反应时间和碱矿质量比因素对精矿杂质去除率的影响,得出最佳制备工艺及参数:氢氧化钠为亚熔盐反应介质,反应温度为230℃,反应时间为60 min,碱矿质量比为0.15∶1,杂质去除率为77.55%,富钛料产品TiO_(2)含量为92.02%。

钛渣物相组成对其改性浸出的影响

氧化-还原-酸浸工艺是处理攀西钛渣最具工业应用潜力的工艺。以攀西钛铁矿为原料,采用还原熔炼工艺制备不同Fe/Mg(摩尔比)的钛渣,系统研究了Fe/Mg对钛渣氧化还原改性-盐酸浸出升级工艺的影响。结果表明,1 000℃高温氧化时,Fe/Mg对钛渣的氧化率基本无影响;800℃低温氧化时,降低Fe/Mg可使钛渣的氧化速率降低,且氧化不完全。在还原过程中,Fe/Mg对Fe^(3+)还原为Fe^(2+)的还原速率无明显影响,但对其物相转变影响显著,Fe/Mg<1.9的钛渣还原后仍存在大量(M_(3)O_(5))^(3)相,使其酸浸除杂后无法达到氯化钛白粉的质量要求。

我国钛资源分布和生产现状

钛及其合金具有比强度高、耐蚀性能优、生物相容性好等优点 ,是一种战略金属 ,主要用于航空、航天、航海等先进装备。钛白粉是一种重要的化工原料。人造金红石 高钛渣、天然金红石等富钛料是生产钛白粉 电焊条和海绵钛的原料。本文概述了我国钛矿物的地理分布和由钛原矿到海绵钛的生产工艺 ,并与国外技术进行了对比说明。介绍了我国钛精矿、富钛料的产能。

微波选择性浸出制取高品质富钛料的研究

提出微波加热选择性浸出改性含钛料制取高品质富钛料的新工艺路线,并进行了系统的条件试验,探索出微波浸出的最佳工艺条件:浸出温度160℃、浸出时间120 min、浸出剂浓度10%、浸出矿粒度-75μm、浸出改性剂5%、液固比12∶1,得到了96.08%的高品质富钛料。

含钛料浸出除杂过程中的改性剂研究

研究了一种新型的改性剂,可以将其应用于微波加热含钛料除钙镁等杂质制取高品质富钛料的浸出过程,并进行了系统的条件实验。实验结果表明,在浸出过程中加入改性剂可大幅度提高杂质的浸出率,钙的浸出率可达到96.96%,镁的浸出率为99.79%,全铁的浸出率为93.05%。实验优化结果:选择改性剂B,其用量为10%,浸出时间为90 min,富钛料的品位可达到94.89%。

微波加热还原钛精矿制取富钛料扩大试验

在小试基础上，对微波加热还原钛精矿获得富钛料进行了公斤级扩大试验研究。结果表明：在采用20妇球团料；碳质还原剂采用焦碳，占矿比例14％；还原温度1100～1150℃；添加剂占矿比例5％；还原时间90min的条件下，制得金属化球团TiO2品位53，38％；初级富钛料品位72．01％，初级富钛料产率67．5％；TiO2回收率90．1％。X-ray衍射表征其主要物相有TiO2、FeO·2TiO2、Fe、MgTi2O5和硅酸盐类，钛主要以四价的形式存在。

由含钛高炉渣低温酸碱法制取富钛料

根据攀枝花高钛型高炉渣的组分性能和特点，采用低温化学分离提取法，将含钛高炉渣中的其它主要杂质组分除去，使钛富集成可用于工业生产的富钛料。试验过程分2个步骤：第一步是将5～6mol／L盐酸溶液按酸渣比为0．9～1．0的比例，在100℃下与空冷含钛高炉渣反应4h，将主要的酸溶性组分镁、铝、钙等分离；第二步用NaOH与前面得到的主成分为钛和硅的过滤渣在碱渣比为0．5，100℃下反应2h，将硅与钛组分分离，即得到含TiO2达73％左右的富钛料。

攀钢钛精矿制取富钛料新工艺的研究

针对攀钢钛精矿应用预热球团技术和回转窑直接还原技术 ,借助于添加剂的催化作用 ,使钛精矿中铁氧化物充分还原并促使铁晶粒长大 ,实现了Fe/Ti在选矿过程中高效分离 ,成功地开发了钛精矿制取富钛料的新工艺。扩大试验结果表明 ,在添加剂KS用量 5 %、粘结剂用量 1%情况下 ,球团经 70 0℃预热 15min后 ,在迥转窑中还原。其适应工艺参数为高温还原温度 110 0℃ ,高温还原时间≥ 2 10min ,C/Fe为 2 2左右 ,填充率 2 0 %左右 ,所得钛精矿金属化球团的金属化率 >92 %,经破碎、磨矿、磁选 ,得到磁性产品TFe >81%,回收率 >86 %,富钛料TiO2 >74 %,回收率 >90 %

盐酸强化还原钛铁矿中金属铁的锈蚀动力学

研究盐酸对攀枝花还原钛铁矿中金属铁锈蚀反应速率和锈蚀法铁钛分离效果的影响,并对还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应动力学进行分析。结果表明:盐酸显著提高还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应速率及锈蚀法钛铁分离的效果;当盐酸用量由0增加到4%时,还原钛铁矿中金属铁的锈蚀率由43%提高到90%以上,锈蚀法钛铁分离后富钛料中TiO2的品位由64.92%提高到81.21%,总铁含量(FeT)由18.25%降到5.06%;还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应受内扩散控制,添加4%的盐酸,锈蚀反应的表观活化能由59.26kJ/mol降低到38.65kJ/mol,其作用机理是盐酸促进金属铁锈蚀过程的阴极反应,从而加快Fe2+的生成和扩散速率。

微波加热浸出初级富钛料非等温动力学及吸波特性

研究微波加热浸出初级富钛料非等温动力学，测定浸出体系的温度和压力曲线及浸出前后混合液体的吸波特性。动力学研究以铁浸出率为衡量指标，在本研究条件下推导出微波浸出初级富钛料动力学表观总速率方程。温度和压力曲线表明，浸出体系温度和压力的提高都有利于提高铁的浸出率；浸出前后混合液体吸波特性表明，15％盐酸浸出液和经20％盐酸浸出后的混合液都存在吸波特性的突变。

还原钛铁矿中金属铁锈蚀反应速率过程的强化

以攀枝花还原钛铁矿为原料,研究在NH4Cl溶液体系下盐酸和氧气对还原钛铁矿中金属铁锈蚀反应过程及钛铁分离效果的影响。研究结果表明:添加盐酸后,还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应有转变为浸出反应的倾向;通入氧气后,还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应历程没有发生变化,锈蚀反应速度显著加快,钛铁分离效果明显改善;还原钛铁矿中金属铁的锈蚀反应过程受内扩散控制,通入氧气后锈蚀反应的表观活化能由通入空气时的13.28kJ/mol降低至8.12kJ/mol,氧气加快内扩散过程,促进还原钛铁矿中金属铁锈蚀过程的阴极反应,从而加快金属铁的锈蚀反应速率。

高钛渣改性及溶出制取富钛料实验研究

通过添加改性剂高温焙烧的方法改变高钛渣物相结构,使TiO2富集于金红石相,再使用废盐酸常压溶出改性渣,并考查废酸浓度、溶出温度、反应时间因素的影响。结果表明,改性剂添加量10g,温度950℃焙烧2h的100g高钛渣,其较佳溶出实验条件为废酸浓度15%、温度105℃、反应时间24h,富钛料中TiO2的含量可达88.31%。

钛白废酸加压浸出钛精矿制备富钛料实验研究

基于硫酸钛白生产工艺的现状,将钛白废硫酸综合利用与富钛料的生产相结合,开展了钛白废酸加压浸出钛精矿制备富钛料的实验研究,并分别考察了酸矿比、浸出温度、浸出时间等因素对富钛料品位的影响。研究结果表明：在酸矿比（mL/g）为8∶1、酸浸温度为150℃、酸浸时间为7-8 h的条件下,可获得二氧化钛品位达80%以上的富钛料。通过XRD分析可知,酸浸完成后,钛精矿中的主要物相FeTiO3已转换为富钛料中的二氧化钛物相。

国内外钛渣生产技术现状与趋势

分析了国内25MVA圆形电炉和30MVA矩形电炉生产技术状况,评价了国外乌克兰、南非Pyromet公司和Rio Tinto钛铁公司钛渣冶炼技术,展望了近年钛渣熔炼技术的发展趋势。

钛渣制备高品质富钛料新工艺——焙烧条件的研究

云南武定地区的电炉钛渣品位一般在70％～85％，试验选用品位为71．91％的钛渣为研究对象，将其与碳酸钠焙烧得到中间产物，后对中间产物进行水洗，酸溶，还原，水解，得到品位为97％左右的富钛料，该方法能使钛氧化物的产率最高达到89．51％，用以满足沸腾氯化法生产钛白粉和海绵钛的需要。试验主要研究碳酸钠和钛渣的混合焙烧阶段，通过试验确定出适宜的煅烧条件为925℃，3h，碱矿比为1．5：1。

熔融制样-X射线荧光光谱法快速测定富钛料中主次成分

以Li2B4O7为熔剂,Li2CO3作助熔剂,NH4I作脱模剂,熔融法制备样品,建立了X射线荧光光谱法测定富钛料中SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、TiO2、TFe的分析方法.试验表明,采用高温预氧化处理,解决了高钛渣样品中低价钛对铂黄金坩埚的腐蚀问题;在最佳试样量为0.4g、稀释比（m样品∶m熔剂）为1∶15、脱模剂使用量为20 mg时熔样效果最佳.采用经验系数法对基体效应进行校正后,测定富钛料样品中各成分的相对标准偏差（RSD,n=10）在0.06％～0.84％之间.用标准物质和实际样品验证,测定结果与标准物质认定值和实际样品化学分析方法测定值相符,能够满足日常分析的要求.

还原-磨选法处理云南钛铁矿精矿的实验研究

针对云南钛铁精矿的物相组成,提出了内配还原剂并辅加添加剂、粘结剂混磨制团进行固态还原,磨选分别获得还原铁粉和尾渣,尾渣酸浸制备富钛料的工艺;重点讨论还原时间、还原剂配比、还原温度、添加剂配比、磁选强度对还原铁粉指标的影响;在固定还原-磨选制度,讨论酸浓度、酸浸时间对富钛料指标的影响;对实验物料和还原、磨选、酸浸过程中物相变化进行了分析。通过实验,获得了最佳的工艺参数:还原剂配比10%、添加剂配比5.0%、粘结剂配比1%,还原温度1210℃,还原时间3 h;磨选工艺参数:矿浆浓度60%,球磨时间2.0 h,磁选强度80 m T;浸出工艺参数:硫酸浓度20%、液固比4∶1、浸出温度为95℃、浸出时间为3h、搅拌速度为250 r/min。在此工艺条件下,还原铁粉全铁为96.01%,富钛料中二氧化钛含量为76.94%。该工艺流程简单,钛铁得到有效利用,还原铁粉可用于湿法冶金的还原剂,富钛料为优质钛白原料,为钛铁精矿综合利用提供借鉴作用。