含钛高炉渣高温碳化—低温选择性氯化的研究

含钛高炉渣的高温碳化和低温选择性氯化研究，xxx，xxx，讲师，记者，第1部分，第2部分，第3部分，第4部分，高温碳化和低温氯化反应的热力学分析，简介，技术优势和问题，内容，低温氯化反应动力学，简介，第1部分，课题背景，含钛高炉渣综合利用现状，高温碳化生产四氯化钛和高钛高炉渣低温选择性氯化，提钛和含钛高炉渣综合利用的重要原则1.1项目背景，攀西地区钒钛磁铁矿资源丰富，已探明的工业二氧化钛储量达到3.8亿吨，占中国钛资源的90%以上。 但到目前为止，矿石中钛资源的利用率很低，从原矿到钛精矿的钛收率只有7%左右。原矿中约50%的钛进入攀钢特有的高钛高炉渣，二氧化钛含量为20-26%。在储存的高炉渣中大约有1300万吨二氧化钛，并且每年至少添加60万吨二氧化钛。这种高钛高炉渣用作提钛原料，钛含量太低。如何有效地提取或利用珍贵的钛资源是一个非常困难和重要的课题。1.2、翻渣作业现场，含钛高炉渣的综合利用现状、高含钛高炉渣的选择性沉淀分离冶金改性处理，隋志通研究组，东北大学。高炉矿渣中的钙钛矿用于选择性富集矿渣中的二氧化钛。通过添加钢渣、氧化钙、氧化铁等对高炉渣进行改性。炉渣中的二氧化钛转化为钙钛矿相，然后通过选矿从炉渣中分离出钙钛矿。高钛高炉渣高温碳化-低温选择性氯化制备四氯化钛，高钛高炉渣等离子熔融还原制备钛硅合金，高钛高炉渣直接选钛，产业配套优势，攀枝花钢铁研究院攀枝花钢铁集团。首先将高炉渣中的二氧化钛碳化成碳化钛，然后利用碳化钛氯化反应的热力学和动力学优势，在低温下选择性氯化碳化钛，生成氯化四氯化钛渣水，氯洗脱后作为水泥原料。武汉科技大学柯长明课题组。采用合适的还原体系，炉渣、二氧化钛、二氧化硅等的残留温度为1200。在高炉矿渣被还原为钛硅合金和钛提取残渣与铝酸钙为主要成分。该合金可替代钛铁炼钢，渣可用作铝酸盐水泥原料和冶金辅料。昆明理工大学张文斌研究组。通过磁选回收金属铁，通过超临界速度自磨技术进行细磨，通过新的细颗粒柱浮选技术回收细钙钛矿；通过高选择性钙钛矿捕收剂与高效脉石矿物抑制剂的结合，优化了试剂体系，减少了试剂用量。攀枝花环冶炉渣开发有限公司研究组在高炉炉渣中使用二氧化钛可以提高熔体的表面张力和间隙，增强纤维的化学稳定性，有利于长纤维的形成。以二氧化钛含量大于15%的高炉渣为主要原料，生产了一种新型渣棉。1.3高钛高炉渣高温碳化-低温选择性氯化制备四氯化钛，1.4提钛和含钛高炉渣综合利用的重要原则，4个重要原则，高钛分离效率，高设备能力，大处理能力，无明显的二次污染，环境保护和可持续发展，整体经济效益，攀钢高钛高炉渣高温碳化-低温选择性氯化制备四氯化钛技术已进入试点阶段，有很大的突破希望，但与此同时高温碳化和低温氯化的热力学，第二部分，炉渣中氧化钛碳化的热力学分析，炉渣中杂质还原反应的热力学分析，钛-氮-碳-氧体系的热力学分析，含钛高炉渣氯化的热力学分析，添加剂化学反应的热力学计算，炉渣中氧化钛碳化的热力学分析，氧化钛=TIC 2coG0=263700-168.29t(2.5)tStart=1567k，ti3o 58c=3tic 5coG0 ti 2o 35 c=2tic 3CoG0=263100-163.44t(2.7)t start=1610K，TiO2c=TIC COG0=215400-147.33t(2.8)t=1462K。 从上图可以看出，在1723K的温度下，理论上氧化钛和碳单质可以发生还原反应生成目标产物碳化钛和一氧化碳气体。计算表明，在实验室现有条件下，氧化钛与一氧化碳的化学反应难以实现。因此，产生的一氧化碳气体与氮气一起排出。炉渣中杂质还原反应的热力学分析MgO C=MgCOG0=597500-277 TT from=2153 kcao C=CaCOG0=661900-269 TT from=2463 kcsio 2 2C=Si 2coG0=353200-182 TT from=1944 ka12o 33 C=2 a1 3c oG0 from=443500-192 TT from=2322K，结论，结论结论2:二氧化锰和钒的氧化物在相对较低的温度下会发生氧化还原反应，生成低价氧化物和金属。结论3:二氧化钛、碳和氮容易生成锡。N2还与新生成的碳化钛反应生成锡，因此需要对钛-氮-碳-氧体系进行更详细的分析。钛-氮-碳-氧体系的热力学分析主要反应参考图分析，在氮气保护下，二氧化钛的碳化反应有许多中间相，但最终反应产物相为锡、钛，主要反应发生在：时，TiO 2 3c=TiC 2 co(2)2 TiC N2=2TiN 2c(3)2 TiO 2 4c 2=2TiN 4co(1)。1.当温度低于1868K时，反应产物主要为tin，当温度在1456 1553k时，反应式(2)不发生，因此反应产物为TiN单相。2.当温度在1553和1868 k之间时，反应式(2)开始产生tic，尽管反应式(3)将tic转化为tin。3.当温度超过1868K时，由反应式(1)产生的部分TiN通过反应式(3)转化TiC，从而降低TiC粉末的纯度。4.碳化高炉渣的可能化学成分是碳化钛、氧化锡、氧化钙、氧化镁、锰、钒和一些钛的氧化物，它们都参与了反应。含钛高炉渣氯化的热力学分析，G0，2Cao(S)2Cl 2=2Cl 2(S)O2G0=-161400 43.26 T2cao(S)2Cl 2=2Cac 12(1)O2G0=-158450 37.41t对炉渣中的几种主要物质进行氯化，热力学计算结果表明，CaO加碳的氯化趋势大于TiC等碳化物，MgO加碳氯化的吉布斯自由能接近，2mO(s)C2cl 2=2mGCl 2(l)CO2G0=-236925 56.45T，TiC(s)2Cl 2=TiCl 4(G)C(s)G0=-289530 54.85T，2A 12 O3 3C 6 Cl2=4A1 Cl 3(G)3COG0=-27998-73.5T，SiO _ 2 C _ 2Cl _ 2=SiCl _ 4(G)CO2碳在氧化物如氧化钙和氧化镁中的添加受到碳化物如碳化钛氯化的限制。氯化速率序列必须是TiCCaOMgO。事实上，当氧化物中加入氯化碳时，会同时发生一氧化碳和二氧化碳的生成反应，一氧化碳和二氧化碳的组成受鲍德尔平衡控制。在800K时，气相中的CO2含量接近90%，这主要是产生CO2的反应。添加剂化学反应的热力学计算磷酸与氧化钙和氧化镁反应的具体方程式如下：主要热力学参数如表所示：反应物的标准吉布斯自由能(J/mol)。从前面的热力学分析可以看出，氯化钙、氯化镁和其他氯化物的结合在氯化过程中仍然存在，因此有必要，2h3po 43 Cao=CA3(PO4)23H 20(1)2h3po 43 MgO=Mg3(P04)23H 20(2)，2.6添加剂化学反应的热力学计算，600K、800K时的反应(1)和(2)，1000K时的热力学计算结果分别为G01=-616790J/MO1G02=-374280J/MO1800 KG01=-66588 可以看出，在600 K、800 K和1000 K的温度条件下，式(1)和式(2)的两个化学反应的标准吉布斯自由能小于0，即两个化学反应都可以进行，并且温度越高，反应越有利。 公式(2)的热力学结果在800K和1000K条件下相差不大。因此，800更合适。因此，钙和镁的氧化物更容易氯化，可以加入适量的磷酸进行预处理。热力学计算表明，在800K时，钙和镁的氧化物可以与磷酸反应生成更稳定的磷酸盐。低温氯化动力学，第3部分，未反应的核心模型，氯化动力学方程，3.1未反应的核心模型，因为固体是无孔的，单个球形无孔颗粒和气体之间的初始反应仅发生在颗粒表面并形成非常薄的产物层。如果产品层非常致密，气体反应物分子很难扩散通过产品层与固体反应物接触，并且产品层成为阻止反应继续的保护膜。如果产品层是松散的，气态反应物可以通过产品层扩散，并与未反应的固体反应物核反应，随着反应的继续，产品层的厚度增加，固体反应物核逐渐收缩，直到它消失。反应前固体、未反应核、灰或产物、液膜、灰或产物、气固反应的通式如下：aA(g) bB(s)=cC(g) dD(s)，氯化反应过程的3.2动力学方程，以及(1)气膜扩散控制，其中固体表面上的气体反应组分的浓度可以取为零。气态反应物a在气流和固体表面之间的传质速率nAl(mol/s)为： nAL=KGaS(CAb-CaS)=4pr 2 KGa(CAb-CaS)，(2)灰层扩散控制，与组分a的传质速率相比，界面的移动速度小得多。气体反应物a通过固体产物层的扩散速率nAd(mol/s)为：nAd=4pr2DedCA/dr，(3)表面反应控制，在反应界面上，由气体a消耗表示的化学反应速率nAr(mol/s)为：nAr=krAcf(CAl)，计算动力学方程，技术优势和问题，第4部分，技术优势，本技术存在的主要问题，4.1技术优势，4.1技术优势，4.2技术优势，4.3短四氯化钛是钛工业中极其重要的中间原料，可通过氯化法直接用作二氧化钛、海绵钛、云母钛、钛酸醋等原料。 通过高温选择性碳化和低温选择性氯化，解决了低品位钛元素的赋存分散和提取的技术问题，同时也降低了高钙高镁对氯化操作的影响。加工能力大，加工效率高，市场前景广阔。攀枝花钢铁(集团)公司年产氯化二氧化钛50万吨，每年可消耗近300万吨高炉渣。工业化