钠化剂对含钛高炉渣钠化反应的影响(附件)【字数：12210】
摘 要摘 要本文主要研究钠化剂对含钛高炉渣钠化反应的影响，采用热力学计算，分析含钛高炉渣中的成分与钠化剂反应的可行性，并确定反应的理论温度。计算结果表明，1150℃为反应的最佳理论温度，并且当温度大于700℃时，含钛高炉渣中TiO2、SiO2和Al2O3与钠化剂（碳酸钠、氢氧化钠）反应的吉布斯自由能都为负值，且温度越高吉布斯自由能值越小，说明这些反应在此温度区间内都可正向进行。将含钛高炉渣与钠化剂混合焙烧，利用XRD（X-ray Diffiraction、X射线衍射仪）、ICP（Inductively Coupled Plasma atomic emission spectroscop、电感耦合等离子体发射光谱仪）对实验结果进行检测分析，研究钠化剂种类、保温时间、保温温度对含钛高炉渣钠化反应的影响。实验表明，适当提高温度、延长保温时间（1150℃、4小时）可明显提高含钛高炉渣的钠化率到59%；并且碳酸钠作为钠化剂比氢氧化钠的钠化率高。关键词含钛高炉渣；碳酸钠；氢氧化钠；钠化
目录
第一章 绪论 1
1.1含钛高炉渣概述 1
1.1.1含钛高炉渣来源 1
1.1.2含钛高炉渣成分 1
1.1.3含钛高炉渣性质与分类 2
1.2含钛高炉渣的研究与利用 3
1.2.1国外研究与利用现状 4
1.2.2国内利用现状 5
1.3含钛高炉渣钠化反应中存在的问题 6
1.4本课题研究的目的和意义 6
1.5本课题研究的主要内容 7
1.6 研究方法 7
第二章含钛高炉渣钠化反应的热力学分析 9
2.1引言 9
2.2含钛高炉渣钠化反应可行性分析 9
2.2.1含钛高炉渣与碳酸钠的钠化反应 10
2.2.2含钛高炉渣与氢氧化钠的钠化反应 12
2.3 合理的钠化制度的提出 14
第三章 实验原理及方案 15
3.1 实验原理 15
3.2实验原料含钛高炉渣 15
3.2.1含钛高炉渣的特点 15
3.2.2含钛高炉渣的XRD物相分析 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.3钠化焙烧实验 16
3.2.1 实验材料及设备 17
3.2.3实验注意事项 18
3.4 XRD衍射实验 19
3.4.1 实验材料及设备 19
3.4.2实验原理 19
3.4.3实验方法与步骤 19
3.5 ICP法测定钠化焙烧后高炉渣中钛离子含量实验 20
3.5.1 实验材料及设备 20
3.5.2 实验原理 21
3.5.3实验方法与步骤 21
第四章 实验结果与分析 23
4.1 实验结果 23
4.1.1 钠化焙烧实验结果 23
4.2 钠化反应产物的XRD表征 25
4.3 实验分析 26
4.3.1钠化剂的配比对钠化反应的影响 26
4.3.2 保温时间对钠化反应的影响 27
4.3.3 温度对钠化反应的影响 28
结论 29
展望 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1含钛高炉渣概述
1.1.1含钛高炉渣来源
随着社会不断发展，各种金属的富矿资源日趋枯竭。社会要想进一步持续发展，就必须创新发展路径，创新原料资源的获取方法。桥梁、建筑、汽车、飞机等对钢材的依赖程度也逐渐加深，大量钢材的生产必然排放大量的废渣。因此，人类开始逐渐研究各类金属冶炼之后排放的炉渣。这些炉渣如果随意堆放，而不加以利用，不仅浪费资源，还会占用土地，破坏环境[1]。综合利用含钛高炉渣已是大势所趋，是社会发展的必由之路。时至今日，我国高炉冶炼过程中部分有价元素得到了很好的回收利用，如铁、钒等，但是钛元素却以氧化物的形式进入了高炉渣中[2]。
钒钛磁铁矿经过选矿之后，首先成为炼铁的原料钒钛磁铁精矿，在高炉冶炼的流程中，首先经过造块，形成高炉炼铁所需要的“熟料”——钒钛烧结矿，再经高炉冶炼，未被还原的铁、钙、铝、硅、镁等氧化物经过初渣、中间渣、终渣的转变过程，最终以溶融状态从蜜口喷出炉体，同时夹带着少量的铁水或铁珠以及炉内早期结晶的碳氮化钛等高温矿物的熔融炉澄，自炉体排出之后，又经过渣沟流入渣罐，在渣罐中进行冷却，形成我们所谓的含钛高炉渣[3]。
1.1.2含钛高炉渣成分
钒钛磁铁矿经高炉冶炼后，形成五元渣系的含钛高炉渣（CaOSiO2MgO TiO2Al2O3）。高炉渣的冶炼特点与冶金性能也随高炉渣成分的不同而不同。高炉渣成分变化，其冶炼特点和性能也随之变化，但主要受高炉渣中TiO2含量的影响。此外，含钛高炉渣由于TiO2的存在属于五元渣系，而普通高炉渣主要含有CaO、SiO2、MgO和Al2O3等而属于四元渣系，这也就决定了含钛高炉渣与普通高炉渣的冶炼特性的不尽相同。按照含钛高炉渣中TiO2的百分含量的不同，可以将含钛高炉渣划分为三大类：高钛型高炉渣（TiO2的质量分数>20%）、中钛型高炉渣（TiO2的质量分数为5%20%）和低钛型高炉渣（TiO2的质量分数<5%），高炉渣中TiO2含量决定了其物理化学性能[4]，我国各个钢铁公司产生的含钛高炉渣的化学成分有很大差别，详见表11。从表中可以看出，不同钢厂的生产的高炉渣成分大不相同，例如攀钢生产的高炉渣中TiO2含量超过了20%，而首钢、本钢等钢厂所排放的高炉渣中TiO2含量低于一个百分点。
表11 各钢铁公司含钛高炉渣主要化学成分（质量分数/%）
地区
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
TiO2
承钢
邯钢
首钢
本钢
唐钢
马钢
攀钢
37.70
45.54
41.53
40.53
38.13
37.97
29.66
26.18
37.83
目录
第一章 绪论 1
1.1含钛高炉渣概述 1
1.1.1含钛高炉渣来源 1
1.1.2含钛高炉渣成分 1
1.1.3含钛高炉渣性质与分类 2
1.2含钛高炉渣的研究与利用 3
1.2.1国外研究与利用现状 4
1.2.2国内利用现状 5
1.3含钛高炉渣钠化反应中存在的问题 6
1.4本课题研究的目的和意义 6
1.5本课题研究的主要内容 7
1.6 研究方法 7
第二章含钛高炉渣钠化反应的热力学分析 9
2.1引言 9
2.2含钛高炉渣钠化反应可行性分析 9
2.2.1含钛高炉渣与碳酸钠的钠化反应 10
2.2.2含钛高炉渣与氢氧化钠的钠化反应 12
2.3 合理的钠化制度的提出 14
第三章 实验原理及方案 15
3.1 实验原理 15
3.2实验原料含钛高炉渣 15
3.2.1含钛高炉渣的特点 15
3.2.2含钛高炉渣的XRD物相分析 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.3钠化焙烧实验 16
3.2.1 实验材料及设备 17
3.2.3实验注意事项 18
3.4 XRD衍射实验 19
3.4.1 实验材料及设备 19
3.4.2实验原理 19
3.4.3实验方法与步骤 19
3.5 ICP法测定钠化焙烧后高炉渣中钛离子含量实验 20
3.5.1 实验材料及设备 20
3.5.2 实验原理 21
3.5.3实验方法与步骤 21
第四章 实验结果与分析 23
4.1 实验结果 23
4.1.1 钠化焙烧实验结果 23
4.2 钠化反应产物的XRD表征 25
4.3 实验分析 26
4.3.1钠化剂的配比对钠化反应的影响 26
4.3.2 保温时间对钠化反应的影响 27
4.3.3 温度对钠化反应的影响 28
结论 29
展望 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1含钛高炉渣概述
1.1.1含钛高炉渣来源
随着社会不断发展，各种金属的富矿资源日趋枯竭。社会要想进一步持续发展，就必须创新发展路径，创新原料资源的获取方法。桥梁、建筑、汽车、飞机等对钢材的依赖程度也逐渐加深，大量钢材的生产必然排放大量的废渣。因此，人类开始逐渐研究各类金属冶炼之后排放的炉渣。这些炉渣如果随意堆放，而不加以利用，不仅浪费资源，还会占用土地，破坏环境[1]。综合利用含钛高炉渣已是大势所趋，是社会发展的必由之路。时至今日，我国高炉冶炼过程中部分有价元素得到了很好的回收利用，如铁、钒等，但是钛元素却以氧化物的形式进入了高炉渣中[2]。
钒钛磁铁矿经过选矿之后，首先成为炼铁的原料钒钛磁铁精矿，在高炉冶炼的流程中，首先经过造块，形成高炉炼铁所需要的“熟料”——钒钛烧结矿，再经高炉冶炼，未被还原的铁、钙、铝、硅、镁等氧化物经过初渣、中间渣、终渣的转变过程，最终以溶融状态从蜜口喷出炉体，同时夹带着少量的铁水或铁珠以及炉内早期结晶的碳氮化钛等高温矿物的熔融炉澄，自炉体排出之后，又经过渣沟流入渣罐，在渣罐中进行冷却，形成我们所谓的含钛高炉渣[3]。
1.1.2含钛高炉渣成分
钒钛磁铁矿经高炉冶炼后，形成五元渣系的含钛高炉渣（CaOSiO2MgO TiO2Al2O3）。高炉渣的冶炼特点与冶金性能也随高炉渣成分的不同而不同。高炉渣成分变化，其冶炼特点和性能也随之变化，但主要受高炉渣中TiO2含量的影响。此外，含钛高炉渣由于TiO2的存在属于五元渣系，而普通高炉渣主要含有CaO、SiO2、MgO和Al2O3等而属于四元渣系，这也就决定了含钛高炉渣与普通高炉渣的冶炼特性的不尽相同。按照含钛高炉渣中TiO2的百分含量的不同，可以将含钛高炉渣划分为三大类：高钛型高炉渣（TiO2的质量分数>20%）、中钛型高炉渣（TiO2的质量分数为5%20%）和低钛型高炉渣（TiO2的质量分数<5%），高炉渣中TiO2含量决定了其物理化学性能[4]，我国各个钢铁公司产生的含钛高炉渣的化学成分有很大差别，详见表11。从表中可以看出，不同钢厂的生产的高炉渣成分大不相同，例如攀钢生产的高炉渣中TiO2含量超过了20%，而首钢、本钢等钢厂所排放的高炉渣中TiO2含量低于一个百分点。
表11 各钢铁公司含钛高炉渣主要化学成分（质量分数/%）
地区
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
TiO2
承钢
邯钢
首钢
本钢
唐钢
马钢
攀钢
37.70
45.54
41.53
40.53
38.13
37.97
29.66
26.18
37.83
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