- 企業(yè)
- 供應(yīng)
- 求購(gòu)
- 資訊
攀西地區(qū)鈦儲(chǔ)量占全國(guó)已探明儲(chǔ)量的90%以上，占世界已探明儲(chǔ)量的40%。釩鈦磁鐵礦的開(kāi)發(fā)冶煉對(duì)我國(guó)戰(zhàn)略金屬資源的利用有著舉足輕重的意義。釩鈦磁鐵礦高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生了大量的含鈦高爐渣。根據(jù)TiO2的百分含量可將含鈦高爐渣劃分為三個(gè)等級(jí)：低于10%的低鈦渣，10%~15%的中鈦渣，25%左右的高鈦渣。低、中鈦渣利用難度不大，可全部或部分用于生產(chǎn)水泥、混凝土等建筑材料(造成了鈦資源的部分浪費(fèi))。高鈦渣TiO2含量高難以直接用于建材生產(chǎn)，并且由于礦相結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)的選礦方式很難處理，因此造成了大量的堆積。目前攀鋼高鈦渣的堆積已接近7000萬(wàn)t，隨著高爐鈦渣堆積量日益增大，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題日趨顯著。于此同時(shí)由于高品位鈦礦資源日益短缺和環(huán)保力度的不斷加大，使得對(duì)含鈦高爐渣的資源化再利用越來(lái)越受到重視。
目前含鈦高爐渣提鈦工藝主要有火法和濕法浸出兩種。火法提鈦工藝主要有高溫碳化-低溫選擇性氯化;選擇性析出分離技術(shù);合金化提取工藝。濕法浸出提鈦工藝主要有硫酸法和鹽酸法。
1火法提鈦
1.1高溫碳化-低溫選擇性氯化
張榮祿發(fā)明了含鈦高爐渣的高溫碳化-低溫選擇性氯化工藝，對(duì)攀鋼含鈦高爐渣的資源化再利用起到了重要的推動(dòng)作用。液態(tài)熔融含鈦高爐渣直接流入密閉電爐中加熱到1600~1800℃與碳混合進(jìn)行碳化，碳化后的液態(tài)高爐渣在空氣中自然冷卻，然后經(jīng)破碎、細(xì)磨，顆粒狀的碳化高爐渣在400~550℃的流化床中經(jīng)氯氣氯化，生成四氯化鈦蒸汽，經(jīng)除塵冷凝分離得到粗四氯化鈦產(chǎn)品與氯化渣。該工藝中，密閉式電爐中的碳化率與流化床中的氯化率分別可達(dá)90%和85%以上。另外采用出爐液態(tài)熔融含鈦高爐渣為原料，可充分利用熔渣物理熱;采用流化床具有傳熱傳質(zhì)快，溫度均勻等特點(diǎn)，大大提高了生產(chǎn)能力。雖然充分利用熔渣物理熱，但碳化過(guò)程電耗過(guò)高問(wèn)題依然明顯，碳化電耗成本可占總成本的80%，由于碳化鈦氯化過(guò)程放出大量熱，熱平衡問(wèn)題也是低溫氯化過(guò)程必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
1.2合金化提取工藝
國(guó)外煉鋼與鑄造工業(yè)已廣泛使用硅鈦鐵合金作為含鈦合金劑，我國(guó)也針對(duì)攀鋼豐富的高爐鈦渣資源對(duì)硅鈦鐵合金進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并取得了一定的成果。徐楚韶等采用硅熱法還原攀鋼高爐渣冶煉硅鈦鐵合金工藝生產(chǎn)出含鈦27.08%，硅31.05%，鐵20.20%的硅鈦鐵合金，鈦回收率為76.70%，還原殘?jiān)勺鏊嗟幕钚曰旌喜牧?。隨后，李祖樹(shù)等又以硅鋁鐵為還原劑進(jìn)行高爐鈦渣電硅鋁熱還原實(shí)驗(yàn)，將鈦回收率提升至80%以上。近年來(lái)，鄒星禮等采用固體透氧膜(SOM)法直接電解攀鋼含鈦高爐渣成功制備出了Ti5Si3鈦硅合金?？虏鞯劝l(fā)明的利用熱態(tài)含鈦高爐渣制備鈦硅鐵合金的方法充分利用了高爐冶煉產(chǎn)生的爐渣物理熱，減少了大量的生產(chǎn)能耗，并且鈦的回收率高達(dá)90%.
目前，高爐鈦渣制備鈦硅合金已有成熟穩(wěn)定工藝路線，但由于國(guó)內(nèi)鈦硅合金應(yīng)用市場(chǎng)十分有限，無(wú)法解決攀鋼高爐渣數(shù)量龐大的問(wèn)題，使得該工藝難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
1.3選擇性析出分離技術(shù)
隋智通等經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究提出了高爐渣中鈦的選擇性析出分離技術(shù)。利用含鈦高爐渣中鈦組分在高溫下氧化能夠選擇性富集到鈣鈦礦相中的原理，通過(guò)調(diào)整熔渣冷卻速度試驗(yàn)參數(shù)促進(jìn)鈣鈦礦相的選擇性析出與長(zhǎng)大，最后經(jīng)選礦分離處理可實(shí)現(xiàn)改性含鈦高爐渣中鈣鈦礦相的選擇性分離。實(shí)驗(yàn)表明選礦分離得到的精礦TiO2含量可達(dá)45%，尾礦可大量應(yīng)用于建筑行業(yè)。
王明玉在相分離技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了添加劑對(duì)鈣鈦礦相析出影響的研究，結(jié)果表明添加鋼渣有利于鈦組分向鈣鈦礦相的富集，Si-Fe粉添加劑能促進(jìn)鈣鈦礦的富集并且使鈣鈦礦相更容易長(zhǎng)大與粗化。張力等進(jìn)行了200g、30kg和1200kg三個(gè)量級(jí)試驗(yàn)研究，反應(yīng)過(guò)程爐渣氧化放出大量熱，提高了氧化溫度，降低了爐渣黏度，有助于鈦組分向鈣鈦礦相的轉(zhuǎn)變。選擇性析出分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于清潔無(wú)污染且爐渣處理成本低，可實(shí)現(xiàn)攀鋼高爐渣的大量處理。但缺點(diǎn)是富集相鈣鈦礦晶粒大小不均勻，選礦難度高;除此之外，富鈦料鈣鈦礦的后續(xù)處理成本依然很高。
2濕法浸出提鈦
2.1硫酸法
陳啟福等開(kāi)發(fā)的硫酸法成功提取出高爐渣中TiO2及Sc2O3，并進(jìn)行了10kg級(jí)擴(kuò)大試驗(yàn)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。對(duì)影響酸解效果的主要因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)研究后得出最佳條件為硫酸濃度90%、酸渣比1.3:1、熟化溫度220℃、保溫時(shí)間3.5h，此時(shí)產(chǎn)物TiO2的回收率為68.8%，品位高達(dá)99.23%，提鈦后液中Sc2O3的回收率為63.8%，品位高達(dá)98.5%。
該工藝制備出了高純度鈦白粉、Sc2O3以及副產(chǎn)品硫酸鋁氨等，并且實(shí)現(xiàn)了浸出殘?jiān)扑嗟木C合利用。但主要不足是硫酸消耗量大，生產(chǎn)成本高;酸浸液中大量的廢酸和綠礬會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，且目前沒(méi)有合適的處理方法。
2.2鹽酸法
基于TiO2不易溶于鹽酸的特點(diǎn)，學(xué)者進(jìn)行了大量的鹽酸除雜富集TiO2的研究。賈峰等進(jìn)行了鹽酸直接浸出高爐渣的基礎(chǔ)研究，分析得出高爐渣中各物相的浸出速率由快到慢依次為尖晶石、透輝石、鈣鈦礦，浸出渣中鈦主要以鈣鈦礦相和偏鈦酸的結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)。
熊付春等對(duì)影響鹽酸浸出率的因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定了在溫度80℃、反應(yīng)時(shí)間6h、鹽酸濃度7mol/L的較佳工藝條件，將高爐渣中TiO2從19%富集到了41%，利用鹽酸易揮發(fā)的特性實(shí)現(xiàn)了酸浸廢液中鹽酸的循環(huán)利用。熊瑤等開(kāi)發(fā)出了邊磨邊浸的方法，顯著強(qiáng)化了高爐渣的浸出效果，可使鈦的浸出率提升至72%。龔迎春等在鹽酸浸出的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用NaOH分離浸出渣中的硅，制備出了TiO2含量達(dá)73%的富鈦料。
鹽酸法富集高爐渣中的TiO2具有流程簡(jiǎn)單、污染小、鹽酸循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)，但是由于酸耗量大，鹽酸對(duì)反應(yīng)容器腐蝕嚴(yán)重等原因一直未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
3其他
除上述幾種提鈦方式，攀鋼高爐渣的NaOH熔融焙燒-水浸提鈦技術(shù)、Na2CO3焙燒富集法以及硫酸銨熔融焙燒法均可達(dá)到富集或提鈦的目的。但這些技術(shù)存在技術(shù)成熟度低、成本高、能耗大等諸多缺點(diǎn)，工業(yè)可行性只是停留在理論層面，很難實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
4未來(lái)研究方向及展望
縱觀近些年的研究成果，未來(lái)含鈦高爐渣的綜合利用須重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：(1)鈦的分離效率高;(2)設(shè)備處理量大;(3)二次污染小;(4)經(jīng)濟(jì)總體上合算。
以現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行比較，火法較濕法對(duì)含鈦高爐渣的處理能力大，污染小，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。其中高溫碳化-低溫選擇性氯化技術(shù)更加成熟，仍有一定的發(fā)展前景。隨著研究的不斷深入和技術(shù)水平的不斷突破，碳化過(guò)程電耗過(guò)高以及低溫氯化過(guò)程的熱平衡問(wèn)題將逐步化解，未來(lái)高溫碳化-低溫選擇性氯化技術(shù)將以低能耗、低污染、高產(chǎn)出的模式提取高爐渣中鈦組分，最終解決攀鋼含鈦高爐渣的綜合利用難題。
之前，我們有寫(xiě)過(guò)煉鐵、煉鎳高爐渣二次利用生產(chǎn)礦棉的技術(shù)，技術(shù)的推廣難點(diǎn)在于礦棉爐內(nèi)襯耐火材料的損毀，有些鋼廠的礦棉爐內(nèi)襯甚至用不到半個(gè)月就出現(xiàn)爐襯被完全侵蝕的狀況。鄭州駒達(dá)新材料有限公司專業(yè)針對(duì)礦棉爐用耐火材料爐襯提供健康耐用的爐襯解決方案。
評(píng)論區(qū)
