钛渣溶解特性及物相组成变化研究(附件)【字数：12979】
摘 要摘 要 二氧化钛是现在工业中一种十分常见的无机化工材料，工业上主要运用于装修涂料、塑料制造、造纸工业、橡胶、化纤等。国内外工业生产钛白一般使用的原料是钛磁铁矿、钛铁矿、钛磁铁矿以及人造金红石（富钛料）。 钛渣是由钛精矿冶炼而成，而高钛渣是经由物理生产过程而构成的钛矿富集物的俗称，主要工艺流程是通过电炉加热融化钛矿，使钛矿中二氧化钛和铁融化分离之后得到的二氧化钛含量高的富集物。高钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是出产四氯化钛、钛白粉和海绵钛的优良质料。二氧化钛含量大于90%的高钛渣可以作为氯化法制钛白的原料，二氧化钛含量低于90%的钛渣是硫酸法制取钛白工艺的优质原料。随着如今社会对可持续发展的愈发重视，发展循环经济，建立环境友好型企业是我们发展的重点。本文以江苏永钢的钛渣为原料，建立了草酸或氢氧化钠溶解钛渣制备富钛料的工艺流程，获得如下成果 （1）考查了草酸消融钛渣过程当中，溶解时间、溶剂、钛渣粒度等因素对钛渣溶解特性的影响。在固定单因素的实验基础上进行了对比分析，获得草酸溶解钛渣的最优实验条件为酸渣质量约比为8:1的条件下，溶解最佳时间为四小时，钛渣粒度为70-80目。 （2）考察了氢氧化钠溶解钛渣过程中，碱渣比，溶解时间、溶解温度、钛渣粒度对钛渣溶解特性的影响。在综合多因素实验下进行该实验，得到氢氧化钠对于浸出二氧化钛的效果并不理想。关键词钛渣；富钛料；酸溶；碱溶
目 录
第一章 绪论 1
1.1 钛资源概述 1
1.1.1 全球钛资源 1
1.1.2 世界钛矿的供需形势 2
1.1.3 钛工业概述 2
1.2 含钛高炉渣概述 4
1.2.1含钛高炉渣的危害 5
1.2.2含钛高炉渣的利用 5
1.2.3含钛高炉渣的成分 6
1.3国内外含钛高炉渣的综合利用中的现状及问题 6
1.4本课题的研究背景与研究意义 7
1.5本课题的主要研究内容 7
第二章 含钛高炉渣溶解特性研究 8
2.1实验原料 8
2.2 实验试剂与仪器 8
2.3 钛渣原始物相分析 9
2.4 测试手段 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.4.1 X射线衍射仪 11
2.4.2 扫描电镜 11
2.4.3 能谱分析仪 11
2.4.4 溶解率计算 11
2.5 本章小结 12
第三章 实验结果及分析 13
3.1 溶解时间对钛渣溶解性能的影响 13
3.1.1 溶解时间对溶解率的影响 13
3.1.2 X射线衍射分析物相变化 14
3.1.3 扫描电镜分析显微结构变化 15
3.2钛渣粒度对钛渣溶解性能的影响 17
3.2.1 钛渣粒度对溶解率的影响 17
3.2.2 X射线衍射分析物相变化 18
3.2.3 扫描电镜分析显微结构变化 19
3.3 溶剂对钛渣溶解性能的影响 21
3.3.1 溶剂对钛渣率的影响 21
3.3.2 X射线衍射分析物相变化 22
3.3.3 扫描电镜分析显微结构变化 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
绪论
1.1 钛资源概述
钛被认为是稀有金属，因为它是分散的，很难在自然界中提取。但这种元素的相对丰度在所有元素中位居第十。钛矿主要是金红石和钛铁矿，广泛分布于地壳和岩石层。钛也存在于一些生物、岩石、水体和土壤中。从矿石中提取钛需要使用克罗法和亨特法。钛是一种非常常见的化合物，可用于钛白颜料的制造，它的其它化合物，有氯化钛(用于制造烟雾或空气文本)以及三氯化钛(用于聚丙烯的催化制备)。钛和铁、铝、钒等元素熔成合金，制成高强度的合金，在很多方面都有非常重要的应用，涉及到航天航空(喷气发动机，导弹和飞船)，军事，汽车，高端医疗，体育用品，珠宝和手机等。钛两个最有用的特性是耐蚀性，以及金属中最高的重量强度。在非合金的情况下，钛的强度与一些钢相似，但其重量相比于金属要轻45%。钛有两种同种异体和五种天然同位素。钛的化学和物理性质与锆的化学性质和物理性质相似，因为它们的价电子数是相同的，并且在元素周期表中属于同一族。
1.1.1 全球钛资源
全球钛资源分布广泛，有30多个国家拥有钛资源。如今，世界钛资源具有工业利用价值的资源主要是钛铁矿(岩石、矿石、砂矿)和天然金红石，其中钛铁矿占据了绝大部分。根据2007年美国地质调查局(USGS)公布的数据显示，全球大约有12亿吨的基础钛铁矿储量，储量约为6亿吨，大约有1亿吨的金红石基础储量，储量为5000万吨。全球钛资源主要分布在澳大利亚、南非、加拿大、中国和印度。其中，加拿大、中国和印度主要是钛岩矿，澳大利亚和美国主要是钛砂矿，而南非的岩矿和砂矿非常丰富。表11显示了世界上的钛储量和它们的分布。
表11 世界钛资源储量及其分布
国家
钛铁矿资源
人造金红石资源
储量
基础储量
储量
基础储量
南非
6300
22000
830
2400
挪威
3700
6000
澳大利亚
13000
16000
1900
3100
加拿大
3100
3600
印度
8500
21000
740
2000
巴西
1200
1200
350
350
中国
20000
35000
19
28
美国
600
5900
40
180
1.1.2 世界钛矿的供需形势
从世界的角度来看，1995年钛铁矿和钛渣产量(二氧化钛)为331万吨(比1994年增加了4.75%)，其中主要的生产国是澳大利亚、南非、加拿大、挪威、马来西亚、乌克兰、中国等。1995年金红石产量为35万吨(比1994年的44万吨减少了20.45%），主要是因为塞拉利昂塞的矿山由于反政府武装骚乱被迫关闭，生产量从1994的13万吨下降到1995年的4万吨，主要生产国依次为澳大利亚、南非、塞拉利昂、中国。以钛精矿为原料深加工的最重要产品为钛白，1995产量约330万t（比1994年产量略有上升）,主要生产国依次为美国(1995年生产量约为128万吨，比1994年的125万吨增长了2%)，其次是日本、德国、英国、法国、俄罗斯、芬兰、中国罗斯等。海绵钛，1995年产量为5.4万吨(比1994年的4.2万吨增加了30.93%)，其主要生产国家是美国，日本，俄罗斯，英国，中国。第三是钛金属材料,主要生产在美国，1995年产量2100万吨相比于1994年的1721万吨增长22%。预测到2000年，随着世界经济的发展，对钛原料及其深加工产品如钛白，二氧化钛，海绵钛，钛金属材料的需要将明显增强。世界钛白年度需求将达到400万吨，5.9%的年增长率在非洲市场，西欧为2.5%，钛矿和钛白粉，也将因为需求的增加，其价格将出现大幅上升。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 钛资源概述 1
1.1.1 全球钛资源 1
1.1.2 世界钛矿的供需形势 2
1.1.3 钛工业概述 2
1.2 含钛高炉渣概述 4
1.2.1含钛高炉渣的危害 5
1.2.2含钛高炉渣的利用 5
1.2.3含钛高炉渣的成分 6
1.3国内外含钛高炉渣的综合利用中的现状及问题 6
1.4本课题的研究背景与研究意义 7
1.5本课题的主要研究内容 7
第二章 含钛高炉渣溶解特性研究 8
2.1实验原料 8
2.2 实验试剂与仪器 8
2.3 钛渣原始物相分析 9
2.4 测试手段 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.4.1 X射线衍射仪 11
2.4.2 扫描电镜 11
2.4.3 能谱分析仪 11
2.4.4 溶解率计算 11
2.5 本章小结 12
第三章 实验结果及分析 13
3.1 溶解时间对钛渣溶解性能的影响 13
3.1.1 溶解时间对溶解率的影响 13
3.1.2 X射线衍射分析物相变化 14
3.1.3 扫描电镜分析显微结构变化 15
3.2钛渣粒度对钛渣溶解性能的影响 17
3.2.1 钛渣粒度对溶解率的影响 17
3.2.2 X射线衍射分析物相变化 18
3.2.3 扫描电镜分析显微结构变化 19
3.3 溶剂对钛渣溶解性能的影响 21
3.3.1 溶剂对钛渣率的影响 21
3.3.2 X射线衍射分析物相变化 22
3.3.3 扫描电镜分析显微结构变化 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
绪论
1.1 钛资源概述
钛被认为是稀有金属，因为它是分散的，很难在自然界中提取。但这种元素的相对丰度在所有元素中位居第十。钛矿主要是金红石和钛铁矿，广泛分布于地壳和岩石层。钛也存在于一些生物、岩石、水体和土壤中。从矿石中提取钛需要使用克罗法和亨特法。钛是一种非常常见的化合物，可用于钛白颜料的制造，它的其它化合物，有氯化钛(用于制造烟雾或空气文本)以及三氯化钛(用于聚丙烯的催化制备)。钛和铁、铝、钒等元素熔成合金，制成高强度的合金，在很多方面都有非常重要的应用，涉及到航天航空(喷气发动机，导弹和飞船)，军事，汽车，高端医疗，体育用品，珠宝和手机等。钛两个最有用的特性是耐蚀性，以及金属中最高的重量强度。在非合金的情况下，钛的强度与一些钢相似，但其重量相比于金属要轻45%。钛有两种同种异体和五种天然同位素。钛的化学和物理性质与锆的化学性质和物理性质相似，因为它们的价电子数是相同的，并且在元素周期表中属于同一族。
1.1.1 全球钛资源
全球钛资源分布广泛，有30多个国家拥有钛资源。如今，世界钛资源具有工业利用价值的资源主要是钛铁矿(岩石、矿石、砂矿)和天然金红石，其中钛铁矿占据了绝大部分。根据2007年美国地质调查局(USGS)公布的数据显示，全球大约有12亿吨的基础钛铁矿储量，储量约为6亿吨，大约有1亿吨的金红石基础储量，储量为5000万吨。全球钛资源主要分布在澳大利亚、南非、加拿大、中国和印度。其中，加拿大、中国和印度主要是钛岩矿，澳大利亚和美国主要是钛砂矿，而南非的岩矿和砂矿非常丰富。表11显示了世界上的钛储量和它们的分布。
表11 世界钛资源储量及其分布
国家
钛铁矿资源
人造金红石资源
储量
基础储量
储量
基础储量
南非
6300
22000
830
2400
挪威
3700
6000
澳大利亚
13000
16000
1900
3100
加拿大
3100
3600
印度
8500
21000
740
2000
巴西
1200
1200
350
350
中国
20000
35000
19
28
美国
600
5900
40
180
1.1.2 世界钛矿的供需形势
从世界的角度来看，1995年钛铁矿和钛渣产量(二氧化钛)为331万吨(比1994年增加了4.75%)，其中主要的生产国是澳大利亚、南非、加拿大、挪威、马来西亚、乌克兰、中国等。1995年金红石产量为35万吨(比1994年的44万吨减少了20.45%），主要是因为塞拉利昂塞的矿山由于反政府武装骚乱被迫关闭，生产量从1994的13万吨下降到1995年的4万吨，主要生产国依次为澳大利亚、南非、塞拉利昂、中国。以钛精矿为原料深加工的最重要产品为钛白，1995产量约330万t（比1994年产量略有上升）,主要生产国依次为美国(1995年生产量约为128万吨，比1994年的125万吨增长了2%)，其次是日本、德国、英国、法国、俄罗斯、芬兰、中国罗斯等。海绵钛，1995年产量为5.4万吨(比1994年的4.2万吨增加了30.93%)，其主要生产国家是美国，日本，俄罗斯，英国，中国。第三是钛金属材料,主要生产在美国，1995年产量2100万吨相比于1994年的1721万吨增长22%。预测到2000年，随着世界经济的发展，对钛原料及其深加工产品如钛白，二氧化钛，海绵钛，钛金属材料的需要将明显增强。世界钛白年度需求将达到400万吨，5.9%的年增长率在非洲市场，西欧为2.5%，钛矿和钛白粉，也将因为需求的增加，其价格将出现大幅上升。
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