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富钛料制备TiO2新工艺中水解与酸循环工艺研究; Hydrolysis and acid recycle research in the new process of TiO2 production using titanium-rich material
方富强
学位类型工程硕士
2015-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业材料工程
关键词富钛料 钛液水解 粒径调控 酸循环 二氧化钛
摘要我国蕴藏丰富的钛资源,其中90%以上的钛赋存于钒钛磁铁矿中。传统高炉法处理钒钛磁铁矿,钒和钛利用率较低,无法实现有价金属的综合利用。近年来直接还原法在提高铁、钒利用率的同时,得到含钛45~50%(以TiO2计)的富钛料,这部分富钛料的有效利用,是直接还原法能否实现钒钛磁铁矿综合利用的关键。然而,由于富钛料杂质含量高、矿相难破坏,难以直接用作传统硫酸法和氯化法钛白生产的原料。基于此,本文采用由中国科学院过程工程研究所提出的碱熔盐法钛白清洁生产新工艺,处理攀钢的直接还原-熔分富钛料制备TiO2,以实现钛的高效清洁利用。针对由此原料制备的钛液中杂质Mg2+、Al3+含量高等特点,本文研究了镁盐和铝盐对钛液水解过程的影响,优化水解工艺,获得镁盐、铝盐在水解过程中的作用机制;同时研究了在高镁、铝盐体系下的酸循环利用,并在此基础上研究低浓度钛液水解新工艺,得到了优化的水解条件。本文主要研究内容和成果如下: (1)研究了镁盐和铝盐钛液对水解过程的影响,结果表明,MgSO4能够同时提高水解速率和水解率,且F值(钛液中H2SO4与TiO2质量浓度之比)越高促进作用越明显;Al2(SO4)3对钛液的水解速率和水解率几乎没有影响;Mg2+和Al3+均能有效提高微晶中间体粒径,并降低最终聚集体的粒径D50。 (2)研究了MgSO4和Al2(SO4)3在硫酸溶液中的溶解度,获得了二者在不同浓度硫酸溶液中溶解度的变化规律,为酸循环中镁盐和铝盐的分离提供数据基础;考察酸循环过程中不同元素的累积情况,以及钛液中不同盐的浓度变化对偏钛酸粒径的影响;分析了酸循环过程的硫酸消耗,结果表明,循环废酸占总用酸25~30%且可实现完全回收,而约50%消耗的硫酸以硫酸盐形式输出系统,系统无废酸排放。 (3)在酸循环实验基础上,研究了低浓度钛液(TiO2:135~140 g/L)水解的可行性,主要考察了低浓度钛液水解过程中,水解参数对偏钛酸粒径的影响,得到制备合格粒径偏钛酸的最优水解工艺条件如下:Mg2+浓度:28~32 g/L,Al3+浓度:18~20 g/L,F值:2.00~2.10,在该条件下水解可得到白度大于96、纯度大于99.5%的锐钛型TiO2产品。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20359
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
方富强. 富钛料制备TiO2新工艺中水解与酸循环工艺研究, Hydrolysis and acid recycle research in the new process of TiO2 production using titanium-rich material[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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