含钛高炉渣高温碳化—低温选择性氯化的研究

专题含钛高炉渣的利用（西安建筑科技大学冶金工程学院，西安710055）摘要：本文介绍了我国含钛高炉渣做了一个总体的介绍，并且从非提取钛与提取钛两个方面介绍了目前的研究对含钛高炉渣的利用方法，最后对含钛高炉渣的前景做了分析。

关键词：含钛高炉渣，成分，利用1.含钛高炉渣的概述含钛高炉渣是冶炼钒钛磁铁矿产生的高炉渣。

含钛高炉渣一般由CaO、MgO、Si02、A1203和Ti02等组成，根据渣中TiO2：含量由低到高可以分为：低钛含钛高炉渣(Ti02<10％)、中钛含钛高炉渣(Ti0210％-15％)和高钛含钛高炉渣(渣中TiO2达24％左右)。

含钛高炉渣经过富集形成一种含TiO2：较高的富钛料，TiO2含量一般大于90％。

这种富钛料便于分离或提取金属钛。

国外高炉冶炼使用的钛铁矿石含钛量较低，一般含Ti02不超过3％～4％，其高炉渣中所含的TiO2一般都低于10％。

因此，不需要特殊的加工处理，完全可按普通高炉渣加以利用。

我国铁矿石资源多为伴生矿，尤其在攀枝花和承德等地冶炼钒钛矿时产生的钒钛矿高炉渣，每年排出几百万吨，其中有部分含钛5%以下的矿渣用做水泥掺合料，还有一些生产矿渣碎石以及膨胀矿渣珠。

我国含钛高炉渣主要化学成分：2.高钛高炉渣非提取钛方面的利用2.1 用作建筑材料普通的炉渣由于TiO2含量低，可以直接用于生产水泥，而高炉渣中TiO2含量高，使它在这方面的应用变得困难。

有研究表明，活化的高钛高炉渣可用于生产钛矿渣硅酸盐水泥。

含钛高炉渣在建筑方面的另一个重要应用是作为普通混凝土的骨料。

含钛高炉渣分为重矿渣和水淬渣，重矿渣化学成分稳定，破碎后可用作普通混凝土的骨料，其性能满足使用要求。

水淬渣的物理性能和力学性能接近天然砂，且比天然砂的强度高、棱角完整，可代替天然砂配制水泥砂浆用于建筑工程，将活化后的含钛高炉渣也可用作水泥掺和料。

2.2 用含钛高炉渣制备光催化材料。

有资料显示，冶炼过程能够使钛资源进行一次富集，从而使一开始品位较低的钛资源得到了很好的富集。

炉渣slag又称溶渣。

火法冶金过程中生成的浮在金属等液态物质表面的熔体，其组成以氧化物（二氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化镁）为主，还常含有硫化物并夹带少量金属。

炉渣的组分靠加入适量的熔剂（石灰、石英石、萤石等）进行调整。

在冶炼过程中通过对炉渣组分和性质的控制，能使脉石和氧化杂质的产物与熔融金属或硫顺利分离，脱除金属中的害杂质，吸收液态金属中的非金属夹杂物不直接受炉气污染，富集有用的金属氧化物；在电炉冶炼中还是电阻发热体。

炉渣在保证冶炼操作顺利进行、冶炼产品质量、金属回收率等各方面起着决定性作用，例如炼钢作业中有“炼好渣，才能炼好钢”的说法。

根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣、精炼渣、合成渣；根据炉渣性质，有碱性渣、酸性渣和中性渣之分。

许多炉渣有重要用处。

例如高炉渣可作水泥原料；高磷渣可作肥料；含钒、钛渣分别可作为提炼钒、钛的原料等。

有些炉渣可用来制炉渣水泥、炉渣砖、炉渣玻璃等。

cinder煤在锅炉燃烧室中产生的熔融物，由煤灰组成。

可作砖、瓦等原料。

高炉渣高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。

高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。

我国通常是把高炉渣加工成水渣、矿渣碎石、膨胀矿渣和矿渣珠等。

水渣是把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却的过程，主要有渣池水淬或炉前水淬两种方式。

水渣作建材用于生产水泥和混凝土，由于水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料，可制成：矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥、石灰矿渣水泥、矿渣砖、矿渣混凝土等。

矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣后，经过挖掘、破碎、磁选和筛分而得到的一种碎石材料，生产工艺主要有热泼法和堤式法两种，矿渣碎石在我国可以代替天然石料用于公路，机场，地基工程，铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等，可用于：配制矿渣碎石混凝土、在软弱地基中应用、用矿渣碎石作基料铺成的沥青路面既明亮且防滑性能好还具有良好的耐磨性能制动距离缩短、用于铁路道渣可以适当吸收列车行走时产生的振动和噪音。

炉渣的回收与综合利用分析姓名：杜国震学号： 08L0101203 学院：理工学院专业：化学工程与工艺班级：化工L082 指导教师：刘老师2011--11--13炉渣的的回收与再利用分析摘要：许多炉渣都是完全燃烧的灰烬与不完全燃烧的煤块组成的混合物。

它既不能用作燃料，也不能用作水泥的填料。

造成环境的污染和浪费。

选矿工艺将这部分分成可燃的炉渣与不可燃的炉渣，不论可燃与不可燃的都将能回收与再利用是我的文章要论述的内容。

关键字：炉渣回收再利用1.炉渣的产生及现状。

工业生产中的炉渣一般不经过煤洗的原煤直接作燃料产生，也有经过洗过的灰分较高的中煤。

这样除了造成严重的空气和粉尘污染外，大量的煤渣也造成了，环境的污染和煤矿资源的浪费，产生了固体废弃物。

有来自中国矿业大学学报，报道每一百万吨燃烧，有超过二十万吨的炉渣，由于燃烧不完全煤渣中含有一定的可燃物质。

如果不经过回收再利用而是当做废渣堆弃或是填充低地，就造成里环境的严重污染和资源的巨大浪费，因此回收与利用部分炉渣也就成了挖掘潜能措施，同时也成为了保护环境的有效手段。

同时，也带来了一样的经济效益。

可见回收与再次利用燃烧不完全的煤渣的意义与重要性。

不单单是环境的要求也是保护资源的迫切要求。

就我国煤炭工业来说，由于国内的洗选能力与技术不足，不得不烧原煤的现状真是个遗憾。

2.炉渣的成分及用途炉渣又称为熔渣。

根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣，精炼渣，混合渣。

根据炉渣性质又分为碱性渣，酸性渣和中性渣。

许多炉渣有重要的作用，如高炉渣可做水泥的原料，高磷渣可做肥料，含有钒，钛的炉渣可作为提取钒，钛的原料。

还有些炉渣可以制炉渣水泥，炉渣砖，炉渣玻璃等。

煤在锅炉燃烧室里的熔融物，由煤灰组成，可以作为砖，瓦的原料。

3.高炉渣的产生及回收与利用高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排除的废物，当炉温达到1400—1600时，炉料熔融，矿石中的脉石，焦炭中的煤灰和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐，铝酸盐为主的浮在铁水上面的熔渣，高炉渣的主要成分有氧化钙，二氧化硅，氧化铝。

专题与评论攀钢含钛高炉渣中钛组分的提取及综合利用进展李俊翰邱克辉龚银春(成都理工大学材料科学技术研究所,四川成都,610059)摘 要自20世纪70年代以来,攀钢炼铁产生了大量的含钛高炉渣,其T iO2含量达20%~29%,目前仍以每年300万吨的速度增加,是我国特有的二次钛资源。

长期以来,许多学者和工程技术人员对其中钛的提取及其综合利用进行了大量的探索研究,虽然取得了一些进展,但或由于技术困难、经济效益差,或造成二次污染等原因难以实现工业化利用。

这些宝贵资源不仅未得到利用,而且由于大量堆积还严重污染环境。

因此,研究含钛高炉渣的综合利用不仅具有极大的经济效益,而且对于循环经济、节约型社会、环境保护和可持续发展具有重大的社会效益。

本文总结分析了近年来攀钢含钛高炉渣综合利用研究方面取得的一些进展和存在的主要问题,提出了今后研究的主要方向,不断推动实现攀钢含钛高炉渣的真正利用。

关键词:资源 含钛高炉渣 综合利用1 引言我国攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿,其中的钛主要与铁密切共生而以钛铁矿的形式存在。

经选矿后,钒钛磁铁矿中约50%的钛随铁精矿进入高炉炼铁后,钛基本上进入高炉渣中形成含钛高炉渣。

自20世纪70年代以来,攀钢含钛高炉渣已达数千万吨,目前每年还在以300万吨的速度增加。

由于利用问题未得到解决,处置方式是将其堆置于专门的渣场中。

但大量堆积遇到场地和环境污染的问题,不得以将其用来铺路或当做建筑材料的掺合料使用,但仍未将其中宝贵的钛资源利用起来。

含钛高炉渣综合利用的前提,必须是首先将其中经济价值高的钛等重要成分提取利用基础上的综合利用。

近年来,许多科技工作者在这方面进行了大量的探索研究工作。

2 攀钢含钛高炉渣的来源和组成攀西钒钛磁铁矿经过选矿后成为炼铁原料钒钛磁铁精矿。

在高炉炼铁的生产中,向其中加入燃料(焦粉或无烟煤)和熔剂(石灰石或石灰),使铁钛氧化物在弱还原或近中性 氧化性气氛中,经过高温焙烧造块,形成高炉炼铁所必须的熟料! 钒钛烧结矿。

含钛高炉渣综合利用的研究进展景建发;郭宇峰;郑富强;谢小林;杨凌志;陈凤【摘要】我国钒钛磁铁矿经高炉法冶炼后钛资源基本都富集在渣相中,结构复杂,无法进一步回收利用,造成钛资源无法有效利用和环境污染等问题.归纳了国内外含钛高炉渣综合利用方面的研究成果,从整体利用和提钛2方面分别讨论了目前已开发的利用方法所存在的问题.整体利用含钛高炉渣(如制作建筑材料、特种功能材料等)法虽然能解决堆积产生的环境问题,但经济附加值低,且大量的钛资源被浪费,对钛资源的利用率低.在含钛高炉渣提钛利用方法中,直接酸解法或者碱法处理制备的产品品质低,经济性差,还会带来二次污染;含钛高炉渣制备含钛合金的方法成本高、产品应用范围窄;选择性富集分选法提钛时含钛矿物的转变不彻底,并且能耗高、添加剂消耗量大,钛的回收率不高;高温碳化—低温氯化工艺中高温碳化过程可以利用液态炉渣的物理热,大幅降低了碳化工序的能耗,低温氯化过程可在400~550 ℃实现TiC的选择性氯化,避免了钙镁等杂质的影响,且氯化产物杂质含量低,钛回收率高,产品价值高、市场大.在此基础上,指出高温碳化—低温氯化处理含钛高炉渣具备工业化应用前景,值得进一步开展研究.%The titanium resources of vanadium titanomagnetite concentrate are enriched in the Ti-bearing blast furnace slag after the blast furnace smelting in China.The Ti-bearing blast furnace slag has complex compositions so that it can′t be comprehensive utilized.The Ti-bearing blast furnace slag not only brings a huge environment pollution but also lead to the waste of titanium resource.The development of study on comprehensive utilization of Ti-bearing blast furnace slag were summa-rized,emphases the problems existing on the direct-utilization methods and extraction of titanium from Ti-bearing blastfurnace slag.Directly utilize the slag(such as make building material and function material) have a disappoint results of titanium utili-zation efficiency and has little beneficiation value,although it can solve the environmental problems caused by the accumula-tion.The methods of extracting titanium,via direct acid preparation or alkalinetreatment,product quality and economical effi-ciency is low,can cause secondary pollution;blast furnace slag containing titanium produce titanium alloy cost is high,the product application range is narrow;titanium minerals shift not thoroughly by selective enrichment and separation method to ex-tractive titanium,and high energy consumption,large consumption of additives,titanium recovery rate is not high;High temper-ature carbonization and low temperature chlorination process,the high temperature carbonization process can make use of physi-cal heat of liquid slag,greatly reduce the carbonization process of energy consumption,low temperature chlorination process can be realized in 400 ~ 550 ℃ TiC selective chlorination,avoid the influence of impurities such as calcium,magnesium,and chloride products of low content of impurities,titanium recovery rate is high,the product value is high.On this basis,points out that the high temperature carbonization and low temperature chlorination method has industrialization prospect,deserves further research.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】7页(P185-191)【关键词】钒钛磁铁矿;含钛高炉渣;综合利用;提钛【作者】景建发;郭宇峰;郑富强;谢小林;杨凌志;陈凤【作者单位】中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TD925世界钒钛磁铁矿资源储量丰富，现已探明储量超过400亿t，保有储量300亿t[1]，而我国的钒钛磁铁矿资源储量约为98.3亿t，占世界钒钛资源储量的33%[2]。

第 54 卷第 11 期2023 年 11 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.11Nov. 2023改性电炉钛渣酸解法制备沸腾氯化炉料新工艺研究郭宇峰，景建发，王帅，陈凤，杨凌志，邱冠周，段文婷(中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙，410083)摘要：以改性电炉钛渣为原料，采用硫酸浸出−氟化氢铵浸出−盐酸浸出三段联合新工艺制备满足沸腾氯化要求的炉料，从热力学和浸出行为两方面对沸腾氯化炉料新工艺进行研究。

研究结果表明：硫酸浸出可分解黑钛石相，并生成TiOSO 4，经水洗后TiOSO 4进入到滤液中。

在酸矿比为1.7，熟化温度为250 ℃、熟化时间为2 h 的条件下，Al 、Ca 、Mg 、Si 和Fe 的浸出率分别为84.90%、26.90%、82.70%、12.03%和89.13%，TiO 2品位和回收率为72.58%和42.41%。

钙镁硅酸盐可以被氟化氢铵分解并生成CaMg 2Al 2F 12沉淀。

在NH 4HF 2质量分数为15%、液固比为10꞉1、浸出时间为2 h 、浸出温度为25 ℃的条件下，Al 、Ca 、Mg 、Si 和Fe 的浸出率分别为29.21%、2.25%、2.32%、98.01%和26.74%，TiO 2品位和回收率分别为82.31%和89.60%。

氟化氢铵浸出渣中的钙镁氟化盐可以被盐酸浸出分解。

在盐酸质量分数为15%、液固比为10꞉1、酸浸温度为25 ℃、酸浸时间为4 h 的条件下，Al 、Ca 、Mg 、Si 和Fe 的浸出率分别为91.24%、93.15%、92.89%、1.29%和70.12%，获得最终产品二氧化钛品位超过94.36%，杂质氧化钙和氧化镁质量分数分别为0.32%和0.14%的沸腾氯化炉料。

关键词：改性钛渣；硫酸浸出；氟化氢铵浸出；盐酸浸出；沸腾氯化炉料中图分类号：TF823 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）11-4263-10A novel process for preparation of boiling chlorinated charge from modified electric furnace titanium slag by acid dissolution methodGUO Yufeng, JING Jianfa, WANG Shuai, CHEN Feng, YANG Lingzhi,QIU Guanzhou, DUAN Wenting(School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: A novel process for preparing boiling chlorinated charges from modified electric furnace titanium slag by a three-stage combined process of sulfuric acid leaching, ammonium hydrogen fluoride leaching, and hydrochloric acid leaching was proposed. The process of boiling chlorinated charge was studied in terms of both thermodynamic and leaching behavior. The results show that the anosovite can be decomposed to form TiOSO 4, which enters the filtrate after water washing. The leaching efficiencies of Al, Ca, Mg, Si, and Fe are 84.90%,收稿日期： 2022 −12 −29； 修回日期： 2023 −03 −10基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52104345) (Project(52104345) supported by the National Natural ScienceFoundation of China)通信作者：王帅，博士，副教授，从事钒钛磁铁矿资源综合利用研究；E-mail ：******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.11.005引用格式： 郭宇峰, 景建发, 王帅, 等. 改性电炉钛渣酸解法制备沸腾氯化炉料新工艺研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(11): 4263−4272.Citation: GUO Yufeng, JING Jianfa, WANG Shuai, et al. A novel process for preparation of boiling chlorinated charge from modified electric furnace titanium slag by acid dissolution method[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(11): 4263−4272.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)26.90%, 82.70%, 12.03% and 89.13%, respectively, in process of sulfuric acid leaching at 250 ℃ for 2 h when theconcentrated sulfuric acid to titanium slag liquid-solid ratio is 1.7. In this stage, the grade and recovery of TiO2are72.58% and 42.41%. The calcium and magnesium silicates can be decomposed to form CaMg2Al2F12precipitatesby ammonium hydrogen fluoride leaching. The leaching efficiencies of Al, Ca, Mg, Si, and Fe are 29.21%, 2.25%,2.32%, 98.01%, and 26.74%, respectively, in the ammonium hydrogen fluoride leaching at 25 ℃ for 2 h when the concentration of ammonium hydrogen fluoride is 15%, and the liquid-solid ratio is 10꞉1. In this stage, the grade and recovery of TiO2are 82.31% and 89.60%. The calcium and magnesium fluoride salts in the leaching residue of ammonium bifluoride can be decomposed by leaching with hydrochloric acid. The leaching efficiencies of Al, Ca, Mg, Si, and Fe are 91.24%, 93.15%, 92.89%, 1.29%, and 70.12%, respectively, in the hydrochloric acid leaching at 25 ℃ for 4 h when the concentration of hydrochloric acid is 15%, and the liquid-solid ratio is 10꞉1. A boilingchlorinated charge with a final product grade of 94.36% TiO2and impurities of 0.32% CaO and 0.14% MgO is obtained.Key words: modified titanium slag; sulfuric acid leaching; ammonium hydrogen fluoride leaching; hydrochloric acid leaching; boiling chlorinated charge钛产业属国家战略新材料领域，完善我国钛工业的产业链和需求链，实现我国钛资源的高端化利用，是钛工业发展的重大需求[1−4]。