含钛高炉渣的化学成分主要为:Ti02, A1203, Si02, MgO, CaO, Fe203等,钛酸铝制品(A12Ti05)材料的主要组分(Ti02 , A1203)均存在于含钛高炉渣中,而且Ti02,A120:组分在含钛高炉渣中含量较高,这为利用含钛高炉渣制备钛酸铝制品提供了可能性。
发明了一种利用含钛高炉水淬渣制备钛酸铝制品陶瓷材料的方法,含钛高炉渣经酸解、除杂、水解沉淀、洗涤、干燥和焙烧即可获得钛酸铝制品材料,Tl和AI等有价组分回收率可达到70%以上。
高炉渣中还含有51www.zbjianzong.com02,Fe203, Mg0等组分,在制备钛酸铝制品材料时这些组分难以完全除去。
另一方面,这些杂质组分是能对钛酸铝制品进行改性的添加剂,因此在利用含钛高炉渣制备钛酸铝制品的过程中,这些杂质组分可能作为
钛酸铝制品材料的添加剂,不仅能够改善钛酸铝制品的性能,而且充分利用了含钛高炉渣中的有价组分。
??? 进入到二十一世纪以来,人类社会面临着资源、能源和环境三大关键问题,而且矛盾口益凸显,全世界都对资源的有效利用、新能源的开发、环境保护等问题高度重视。
二次资源的综合利用成为可持续发展的一条有效思路,以攀钢含钛高炉渣为代表的含钛硅酸盐固体废弃物至今仍无法得到合理的产业化利用。
本课题着眼于含钛高炉渣中有价组分高附加值利用,以含钛高炉渣硫酸酸解过滤后得到的含钛硅酸盐体系为研究象,系统地研究含钛硅酸盐体系碱性共沉淀时目标组分组合控制析出规律,旨在为提取并利用含钛高炉渣中的多种有价组元提供理论依据。
本课题的研究成果对含钛高炉渣的资源化高效利用以及环境保护都有重要的意义,不仅解决了冶金二次资源低效利用的问题,而且为利用含钛高炉渣制备钛酸铝制品材料提供技术原形。
??? 以往的高炉渣有价组分利用的研究很多都仅仅是研究了其中一种成分的提取和利用,而其余的有价组分尚未被利用,造成了二次资源的极大浪费。
因此,开发出一种能够同时利用高炉渣中多种组分并且实现其材料化利用的方法有很大价值。
基于冶金二次资源全组分利用这一思想,本实验室已经成功利用转炉污泥制备出了高附加值的多元掺杂LiFePO,利用含钛高炉渣制备了性能优良的钛酸铝制品材料,初步实现了目标元素的选择性析出以及材料化。
在含钛高炉渣制备钛酸铝制品研究中,含钛高炉渣中的主要组成成分Ti02. A120:是合成钛酸铝制品的原料,Si02, Fe203, Mg0等杂质成分则可以作为添加剂来改善钛酸铝制品材料的性能。
以含钛高炉渣为原料,用一定浓度的硫酸酸解,过滤后得到的是含钛、铝、硅、铁、镁等组分的多元混合体系,再经过水解、过滤、干燥、锻烧及粉碎等过程可制备出目标产物
钛酸铝制品。
??? 含钛高炉渣硫酸酸解过滤后得到的含钛硅酸盐体系主要组成成分为Si, Al,Ti,本课题的研究对象即选择为含硅、铝、钛的三元体系,探索此三元体系在碱性共沉淀过程中目标组分(Alwww.zbjianzong.comTi)的组合析出规律以及粒子的生长机制,并且指导其材料化利用。
??? 综上所述,确定本课题的研究内容如下:
??? (1)钛铝硅三元溶液体系配置:根据前期探索实验得到的含钛高炉渣硫酸酸解液中Ti, Al,? Si组分的浓度比例以及目标产物钛酸铝制品中Ti, Al摩尔比,选用纯试剂来配制钛铝硅三元溶液来模拟含钛高炉渣硫酸酸解滤液,探索稳定的钛铝硅三元体系溶液的配置方法。
??? (2)碱性共沉淀实验:分别采用氨水和NaOH作为沉淀剂,调节溶液pH值使配制好的钛铝硅三元体系溶液进行碱性共沉淀。
探索判断沉淀反应进程的方法;系统研究沉淀终点pH值,沉淀过程反应温度,体系初始铝钛比等因素对共沉淀物组成,结构以及性质的影响;分析氨水和NaOH各自对共沉淀物的影响以及区别。
??? (3)共沉淀物的材料化:对共沉淀物进行高温锻烧,冷却后研磨得到目标产物一一钛酸铝制品材料,研究不同反应条件下制得的前驱体烧制成钛酸铝制品的性质,分析前驱体的生成条件对钛酸铝制品材料的影响。
??? (1>根据前期的探索实验结果,确定了含钛高炉渣硫酸酸解滤液的组成。
根据酸解液中Ti, Al, si组分的浓度比例,考虑到目标产物钛酸铝制品的铝钛比选择分析纯试剂硫酸氧钛93%TiOS04)、硫酸铝(A12}S04)3'18H20)、硅酸钠(Na2Si03'9H20),配制含Ti, Al, Si的三元体系溶液,模拟含钛高炉渣硫酸酸解滤液。
??? (2)基于配置好的Ti, Al,? Si的三元体系溶液,分别选用氨水及NaOH作为沉淀剂进行碱性共沉淀滴定实验。
为了研究沉淀反应的进程,在实验中定时记录匀速滴定过程中溶液pH值及电导率的变化;考察反应条件对共沉淀物的影响,设计实验,改变滴定终点的pH值,体系的反应温度以及三元体系中钛组分与铝组分的比例等实验条件,采用激光粒度分析、傅里叶红外光谱分析、激光拉曼光谱分析以及X射线衍射物相分析等测试手段研究反应条件的改变对共沉淀物组成,结构及性质的影响。
??? (3)将在不同反应条件下得到的共沉淀物高温锻烧生成
钛酸铝制品,实现其材料化,采用X射线衍射物相分析等手段分析其结构及性质,研究共沉淀反应条件对锻烧产物以及产物性质的影响。
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