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低品位钛渣酸解反应试验研究

李凯茂 王海波 肖军

李凯茂, 王海波, 肖军. 低品位钛渣酸解反应试验研究[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(1): 13-18, 98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.003
引用本文: 李凯茂, 王海波, 肖军. 低品位钛渣酸解反应试验研究[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(1): 13-18, 98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.003
Li Kaimao, Wang Haibo, Xiao Jun. Experimental study on the acidolysis reaction of low-grade titanium slag[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(1): 13-18, 98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.003
Citation: Li Kaimao, Wang Haibo, Xiao Jun. Experimental study on the acidolysis reaction of low-grade titanium slag[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(1): 13-18, 98. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.003

低品位钛渣酸解反应试验研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.01.003
详细信息
    作者简介:

    李凯茂(1984—),男,山西大同人,高级工程师,研究方向:钛渣冶炼相关研究,E-mail:ybni610@126.com

  • 中图分类号: TF823

Experimental study on the acidolysis reaction of low-grade titanium slag

  • 摘要: 针对低品位钛渣酸解率低的问题,研究了低品位钛渣和74渣的物相组成、钛渣酸解温度曲线和化学反应标准生成热之间的差异,考察了反应酸浓度、引发温度、主反应时间、酸渣比对低品位钛渣酸解率的影响。结果表明:低品位钛渣酸解率低不是由难溶于硫酸的物相引起,而是与酸解反应速率有关;引发温度高引起酸解反应速率快、主反应时间短是低品位钛渣酸解率低的主要原因之一;适当降低引发温度,可以满足低品位钛渣酸解需要外加热补充热量需求;通过降低反应酸浓度和引发温度,延长主反应时间,1#渣的酸解率由78.98%提高至94.31%,2#渣的酸解率由71.77%提高至91.19%;与优化前相比,酸解工艺优化后残渣物相中黑钛石相(M2TiO5)峰值减弱,且新增了辉石相(Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6)。
  • 图  1  钛渣酸解温度曲线

    Figure  1.  Acidolysis temperature curve of titanium slag

    图  2  酸渣比与1#渣酸解率关系

    Figure  2.  Relationship between acid slag ratio and acidolysis rate of slag 1#

    图  3  酸渣比与2#渣酸解率关系

    Figure  3.  Relationship between acid slag ratio and acidolysis rate slag 2#

    图  4  优化前后酸解残渣XRD图谱

    Figure  4.  XRD patterns of acidolysis residue before and after optimization

    表  1  钛渣主要化学成分

    Table  1.   Main chemical compositions of titanium slag %

    编号TiO2FeOMgOAl2O3CaOSiO2
    1#63.9521.616.241.991.224.12
    2#68.3312.998.512.471.524.59
    3#74.868.887.062.531.665.54
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    表  2  不同品位钛渣物相组成

    Table  2.   Phase composition of titanium slag in different grades %

    编号黑钛石黑钛石
    +钛辉石
    钛辉石金属铁金属钛(铁)硫化铁钛铁矿金红石
    1#77.641.3912.141.096.680.160.73
    2#81.251.0611.093.362.410.110.220.07
    3#80.2913.720.650.690.112.17
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    表  3  低品位钛渣和74渣酸解反应放热量

    Table  3.   Heat releases of acidolysis reactions in low-grade titanium slag and slag 74 kJ

    编号二氧化钛与硫酸
    反应放热
    氧化亚铁与硫酸
    反应放热
    氧化镁与硫酸
    反应放热
    氧化铝与硫酸
    反应放热
    氧化钙与硫酸
    反应放热
    酸解反应
    总放热
    1#19.5036.3820.332.535.9084.64
    2#20.8421.8727.733.147.3580.93
    3#22.8314.9523.003.228.0372.03
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    表  4  不同反应酸浓度的1#渣酸解率

    Table  4.   Acidolysis rates of slag 1# in different reaction acid concentrations

    反应酸浓度/%酸渣比引发温度/℃熟化温度/℃酸解率/%
    921.74∶121017578.98
    891.74∶121017580.80
    861.74∶121017584.81
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    表  5  不同引发温度的1#渣酸解率

    Table  5.   Acidolysis rates of slag 1# in different initiation temperatures

    引发温度/℃酸渣比反应体系最高温度/℃主反应时间/min熟化温度/℃酸解率/%
    2101.86∶12182.417570.64
    1351.86∶11770.517582.53
    1851.86∶12032.517583.35
    注:反应体系温度180 ℃至浆料完全固化时温度区间定义为“主反应时间”。
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    表  6  不同主反应时间的1#渣酸解率

    Table  6.   Acidolysis rates of slag 1# in different main reaction times

    试验编号引发温度/
    酸渣比反应体系
    最高温度/℃
    主反应时间/
    min
    熟化温度/
    浆料完全
    固化温度/℃
    开始熟化时
    浆料温度/℃
    酸解率/
    %
    待反应体系温度下降时,
    是否继续外部加热
    SH-11851.86:12032.517520520583.35
    SH-21851.86:12038.0175未固化18077.45
    SH-31851.86:12039.016015815893.72
    注:反应体系温度180 ℃至浆料完全固化时温度区间定义为“主反应时间”;由于SH-2开始熟化时浆料未固化,故其主反应时间是指反应体系温度180 ℃至熟化前浆料温度。
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    表  7  不同引发温度的2#渣酸解率

    Table  7.   Acidolysis rates of slag 2# in different initiation temperatures

    引发温度/℃反应酸浓度/%酸渣比反应体系最高温度/℃主反应时间/min浆料完全固化温度/℃熟化温度/℃酸解率/%
    200861.74∶12182.520517573.16
    185861.74∶12092.620017574.19
    160861.74∶11987.217217587.81
    注:反应体系温度180 ℃至浆料完全固化时温度区间定义为“主反应时间”。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-22
  • 网络出版日期:  2022-04-24
  • 刊出日期:  2022-02-28

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