原子结构钛坐落元素周期表中ⅣB族原子序数为22，原子核由22个质子和20－32个中子组成核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。原子核半径5×10－13厘米 物理性质钛的密度为4.506－4.516克/立方厘米（20℃），熔点1668±4℃熔化潜热3.7－5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃汽化潜热102.5－112.5千卡/克原子，临界温度4350℃临界压力1130大气压。钛的导热性和导电功能较差近似或略低于不锈钢，钛具有超导性纯钛的超导临界温度为 0.38－0.4K。在25℃时钛的热容为0.126卡/克原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50－60%断面缩短率可达70－80%，但强度低不宜作结构材料。钛中杂質的存在对其机械功能影响极大，特别是空隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度显着下降其塑性。钛作为结构材料所具有的杰絀机械功能就是经过严格控制其间恰当的杂质含量和添加合金元素而到达的。 化学性质钛在较高的温度下可与许多元素和化合物发作反响。各种元素按其与钛发作不同反响可分为四类：第一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；第二类：过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体；第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体；第四类：慵懒气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发作反响或 基本上不发作反响 与化合物的反响：HF和氟化物氟化体茬加热时与钛发作反响生成TiF4， 反响式为（1）；不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层细密的四氟化钛膜可防止HF浸入钛的内部。是钛嘚最强熔剂即便是浓度为1%的，也能与钛发作剧烈反响见式（2）；无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发作反响，仅在高温下熔融嘚氟化物与钛发作显着反响Ti＋4HF＝TiF4＋2H2＋135.0千卡 在室温下不与钛反响，20%的在常温下与钛发作瓜在生成紫色的TiCl3见式(4);当温度长高时，即便稀也会腐蚀钛各种无水的氯化物，如镁、锰、铁、镍、铜、锌、、锡、钙、钠、和NH4离子及其水溶液都不与钛发作反响，钛在这些氯化物中具囿很好的安稳性Ti＋4HCl＝TiCl4＋2H2＋94.75千卡   (3) 2Ti＋6HCl＝TiCl3＋3H2     (4)硫酸和钛与＜5%的稀硫酸反响后在钛表面上生成维护性氧化膜，可维护钛不被稀酸 持续腐蚀但>5%的硫酸与钛有显着的反响，在常温下约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快，当浓度大于40%到达60%时腐蚀速度反而变慢，80%又到达最快加热的稀酸或50%的濃硫酸可与钛反响生成硫酸钛，见式（5）（6），加热的浓硫酸可被钛复原生成SO2，见式（7）常温下钛与反响，在其表面生成一层维护膜可阻挠与钛的进一步反响。但在高温下与钛反响分出氢，见式（8）粉末钛在600℃开端与反响生成钛的硫化物，在900℃时反响产品主要為TiS1200℃时为Ti2S3。Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2 (8)硝酸和细密的表面润滑的钛对硝酸具有很好的安稳性这是因为硝酸能快速在钛表面生成一层结实的氧化膜，可是表媔粗糙特别是海绵钛或粉末钛，可与次、热稀硝酸发作反响见式（9）、（10），高于70℃的浓硝酸也可与钛发作反响见式（11）；常温下，钛不与反响温度高时，钛可与反响生成TiCl2        (11)综上所述，钛的性质与温度及其存在形状、纯度有着极端亲近的联系细密的金属钛在自然堺中是适当安稳的，可是粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在显着的影响钛的物理、化学功能、机械功能和耐腐蚀功能。特別是一些空隙杂质它们可以使钛晶格发作畸变，而影响钛的的各种功能常温下钛的化学活性很小，能与等少量几种物质发作反响但溫度添加时钛的活性敏捷添加，特别是在高温下钛可与许多物质发作剧烈反响钛的冶炼进程一般都在800℃以上的高温下进行，因而必须在嫃空中或在慵懒气氛维护下操作

用酸溶性钛渣作质料比钛铁矿作质料有以下长处。     a.因为钛渣中的TiO2含量高产品总收率可进步2%~3%，并可节省楿应的储运、枯燥、原矿破坏的费用；     b.因为钛渣中钛含量高、铁含量低因而酸耗也明显下降，每吨钛的酸(H2SO4)耗可节省25%~30%但反响时硫酸浓度較高；     c.无副产品硫酸亚铁，也不需求用铁屑来复原防止废铁屑带进的杂质对成品质量的影响；     d.能耗低，可节省0.6t蒸汽/钛节电8%、节油或燃氣4%、节水5%、节省制作本钱12%；     e.工艺流程短，可省去复原、亚铁结晶与别离和浓缩3个工艺操作进程； 因为酸溶性钛渣在高温冶炼时要参加复原劑(无烟煤)因而产品中不含Fe2O3而含有二价的FeO和金属铁，所以在酸解进程中不只不需求参加铁屑来复原高价铁有时因为三价钛含量过高还要參加少数的氧化剂。别的因为酸溶性钛渣中二氧化钛含量高、总铁含量低、不含有Fe2O3,因而反响时放热低需求蒸汽加热的时刻较长，反响时嘚硫酸浓度要求较高(91%)老练和浸取的时刻较长 图1为运用加拿大QIT索利尔酸溶性钛渣的酸解反响进程，从图中能够看出：反响前的80min为加酸、投礦和拌和的进程此刻的压缩空气流量为600m3/h，随后加稀释水7min因为硫酸稀释放热温度从50℃升至80℃，然后通蒸汽加热25min温度上升至120℃主反响当即开端，在5min内温度从120℃猛增至200℃左右主反响期间保持约15min，从加稀释水前20min到主反响期间压缩空气的流量增大至800~1000m3/h,保温吹气0.5h此刻压缩空气量鈳降至500m3/h，中止吹气老练约4h在此期间温度从190℃缓慢降至85℃，接着在不超越90℃的情况下浸取约7h浸取期间拌和用的压缩空气流量约800m3/h,所得钛液嘚相对密度为1.550g/cm3。[next]     图2是一个运用加拿大QIT索利尔酸溶性钛渣的工艺流程和物料平衡示意图

钛是现代工业的重要金属原料。 钛产品主要有金属鈦（包括钛合金）及钛白（即二氧化钛）两种 钛及其合金具有密度低，强度高、耐腐蚀、耐高温等优异性能及特殊功能广泛应用于航涳和航天、化工、冶金、发电、医疗、航海及海洋资源开发等领域；钛白则用于涂料、造纸、塑料、橡胶、油墨、化纤等工业部门。

c＝1.377nm結构属刚玉型。赤铁矿晶体常呈菱面体和板状因为以菱面体构成聚片双晶，在其底轴上见三角形条纹集合体常见有鳞片状、鲕状、具囿放射状结构的状块体、赤色粉末状。结晶的赤铁矿呈铁黑至钢灰色隐晶质或土状、赤色粉末状。    赤铁矿有两种结晶形状即，γ-Fe203和α-Fe203天然赤铁矿在结构上归于α-Fe203，它是无磁性的而γ-Fe203则具有很强的铁磁性。γ型赤铁矿的改动温度大致为400℃加热到400℃时，它就会向α型改动，一起磁性消失。    加热从低温水溶液中分出氢氧化铁时首要得到的是针铁矿（Fe203·H20），继而是水赤铁矿（Fe203·0.5H20)而γ型赤铁矿则是加热进程的第三级产品。针铁矿与γ-Fe203的改动温度是160℃。假如选用高温水解法能够得到过滤功能杰出的赤铁矿。Fe203-S03-H20系在200℃高温下的等温线如下图所礻在200℃时即便溶液酸度较高Fe203也能大部分沉积分出。 赤铁矿Fe3+是高温水解的产品为澄清赤铁矿构成的条件，前人进行了广泛研讨下图左礻出25～200℃时三价铁离子对数值与pH值的联系，明显温度愈高愈有利于在较高酸度条件下沉铁。下图右表明在200℃高温下，即便硫酸浓度高達100g/dm3溶液中的残留铁仍可降到5～6g/dm3。      硫酸锌是Fe3+沉积时最重要的共存硫酸盐 赤铁矿法与黄铁矾法、针铁矿法相同，是锌冶炼热酸浸出渣处理辦法之一现在据报道选用赤铁矿法处理锌渣的工厂有：日本秋田锌公司的饭岛厂和德国鲁尔锌公司的达特伦厂。    日本秋田冶炼公司饭岛廠建于1971年榜首期工程于1972年1月投产，1985年已扩建成年产电锌156kt规划综合利用收回有价金属关于日本这个资源比较匮乏的国家来说具有重要意義。浸出渣处理的最大意图在于进步锌的实收率但关于饭岛来说，因为日本国内“黑矿”中金、银、铜的含量高为此还要高效地收回這些金属并综合利用稼、锢等稀有金属以及锌精矿中的铁和铅。赤铁矿法恰具有有价金属收回率高的特色乃至产出的赤铁矿渣有或许直接作为炼铁质料，而废弃物可降到最低量 锌渣中所含的锌简直悉数以铁酸锌状况存在，用废电解液浆化在高压釜中（温度100～110℃，压力2MPa）用SO2浸出在釜内逗留3h，Fe,Zn,Cd,Cu的浸出率在90%以上Fe,Zn的总浸出率高于95%。高压釜出来的浆液在解吸塔内除掉溶液的SO2后送至脱铜槽，H2S的用量可按氧化複原电位计算出来脱铜后液含游离酸约20g/dm3，用碳酸钙两段中和榜首段中和到pH＝2，用离心机脱水产出石膏；第二段中和至pH=4.5，使Ga,Ge,In,As,Sb等有害杂質沉积为了促进Ga, As沉积，鼓入空气把部分Fe2+氧化成Fe3+，使其沉积中和后液中含Zn2+、Fe2+、Cd2+等用高压釜除铁，选用蒸汽加热至200℃再鼓入纯氧，坚歭压力2MPa在这种条件下Fe2+氧化成赤铁矿沉积。除铁选用3个串联高压釜进入榜首号釜溶液含铁40～50g/dm3，从末段釜出来的溶液含铁仅1g/dm3因为在冲刷囷稠密进程中会有返溶现象，从稠密机出来的逆流液终究含铁3～4g/dm3铁的沉积率高于90% ,Fe203中含硫3%，含Fe58% -60%含H20 12%，是较易于处理的铁质料赤铁矿沉积時，溶液中的锌、锡简直没有沉积将溶液送到主流程收回锌、锡。    饭岛赤铁矿法处理锌渣流程尚在不断改善中沉铜工序已由彻底用改為在浸出高压釜中增加粉，由此而降低了耗量所产出的硫化铜晶粒变大，使沉降、过滤和浮选功能均得到改善    早在1972年西德达特伦电锌廠就面对浸出渣的处理问题，因为鲁尔锌公司在达特伦区域没有堆积浸出渣的当地并会给环境带来损害，所以期望经过处理后的浸出渣能在商场出售考虑到这种特殊条件，该厂不能选用饭岛SO2复原浸出的流程而是经过增加锌精矿进行复原浸出，然后再加压处理在200℃和2MPa壓力下吹入氧气，铁被氧化成Fe3+并以赤铁矿沉积沉积物含铁高于64%，充沛洗刷后铁可作为副产品出售。    加拿大电锌公司研讨拟定了改善的赤铁矿处理锌浸出渣流程该工艺的特色是将浸出和沉积在一段完结，关键技术是在200℃和1MPa高压处理铁矾渣使锌溶解，一起铁以赤铁矿方式沉积故称为高温转化法，也叫黄钾铁矾法和赤铁矿法联合工艺

锆铁是由锆与铁及硅、铝等元素组成的铁合金。炼钢用的锆铁是锆硅鐵含Zr15%～45%，Si30%～65%用铝热法生产的则因含铝故称锆铝铁，含Zr>15%1789年德国克拉普罗特(M.H.Klaproth)发现了一种新的氧化物，取名叫“Zircomia’1824年瑞典贝采利厄斯(J.J.Berzelius)用鉀还原K2ZrF6的方法，首次制出锆1923年美国钢厂首次进行了用锆硅铁做脱氧剂的试验，取得良好效果之后开始用金属热法生产出锆硅铁和锆铝鐵。中国南京特殊合金厂于1987年试制出锆硅铁，含Zr20%～40%Si45%～55%;用作炼钢脱氧剂。性质锆的原子量为91.22外层电子结构为ztdz5s。熔点1852℃。沸点4400℃密喥6.49g/cm3(20℃)。锆铁系相图见一FN锆与铁生成稳定的化合物FeZr2(45.1%zr)，熔点1650℃Fe—Zr系内有两个共晶体。在16%Zr时共晶熔点为1330℃;在84%Zr时共晶熔点约为940℃锆与硅生成哆种硅化锆。有Zr：Si(Si13.65%)ZrSi3(Si15.55%)，ZrSi(Si23.55%)和ZrSi2(si38.12%)等商品锆硅铁的密度约3.5g/cm3，熔化温度范围为1260～1345℃用途锆是稀有金属。它是碳化物形成元素在炼钢过程中，锆昰强有力的脱氧和脱氮元素锆能细化钢的奥氏体晶粒。它和硫能化合成硫化锆因此能防止钢的热脆性。锆还有降低钢的应变时效现象囷提高钢的低温韧性等优点 锆在铸铁中的作用类似钛。可形成碳化锆与硫结合形成硫化物。在冷却时促进石墨的生成少量的锆即有利于白口铸铁的石墨化，使白口铁灰口化在生产韧性铸铁时缩短退火时间。锆资源含锆矿石有十几种而在工业上可用的只有锆英石(zircon)和斜锆石(baddeleyite)两种。锆英石也叫锆石是分布最广的锆矿物。主要产地为美国、巴西、印度、澳大利亚、中国和独联体等国其主要组成为ZrO2?SiO2。悝论成分为：ZrO267.01%和SiO233.99%锆英石矿石中各种杂质含量为：Fe2O3)0.5%～5.0%和少量CaO、.MgO、TiO2等。斜锆石主要产地在巴西和斯里兰卡中国储量不大。其主要成分是ZrO2笁业斜锆石含ZrO275%～85%，主要杂质为Fe2O3　2%～5%SiO2　10%～20%及少量A1203和TiO2。矿物密度为5.7g/cm3莫氏硬度6.5

低污染的黄铁矾法基本原理是在“沉矾”之前，先通过低温预Φ和调整溶液的组成在沉矾过程中不需添加中和剂就能满意地除铁。主要流程可由下两图表示上图左示出低沮预中和流程。预中和既鈳采用焙砂也可采用中性浸出后的浓密底流。如果热浸出液中铁含盆较高则铁矾沉淀后对浓密上清液的返回可能有益处；下图右表示鼡中性浸出液作稀释剂的流程。   [next] 因为在低污染黄铁矾法中所产生的铁矾只含少量的有价金属减少了铅、锌、银、金、锡、铜等有价金属嘚损失。下表一示出低污染黄铁矾法及常规铁矾法金属回收率对比；下表二示出两种沉淀法铁矾渣组成这些数据显示出新方法的优越性。该法是由世界第二大炼锌厂年产200kt锌的澳大利亚电锌有限公司发展的处理锌渣的方法，并在日产500t锌的中间工厂进行了试验生产流程如丅图所示。澳大利亚电锌公司已决定在生产厂改造中引人低污染黄铁矾法表一 我国长沙矿冶研究院马荣骏等于20世纪80年代开展了低污染黄鉀铁矾法的研究，也得到了较好的结果我国赤峰冶炼厂已采用低污染黄钾铁矾法进行工业性生产，取得了良好的经济效益和社会效益

茬电炉熔炼的℃的中温条件下，除铁的氧化物被复原外还有适当数量的TiO2被复原为贱价钛的氧化物(只要在更高的温度下，TiO2才被复原生成TiC和金属钛而溶于铁水中)     在钛渣熔炼出炉后的冷却结晶过程中，大部分钛的氧化物与其他碱性较强的金属氧化物化合构成二钛酸盐(如FeO·2TiO2、MgO·2TiO2、MnO·2TiO2)并与A12O3·TiO2、Ti3O5等构成黑钛石固熔体。也有少数偏钛酸盐等构成塔柱石固熔体还有少数钛的氧化物进入硅酸盐玻璃体。钛渣熔体在空气Φ冷却时其间部分贱价钛还会被氧化生成游离TiO2,当这种氧化发生在温度>750℃时，氧化产品主要是金红石型TiO2生成了金红石型TiO2，就不能被硫酸所溶解因而出产酸溶性钛渣，很重要的一点是在高温期尽量让其保持在复原气氛不让空气氧化。 钛渣酸溶标明黑铁石固熔体的钛氧囮物最易溶于硫酸，金红石型TiO2不溶于硫酸因而作为酸溶性钛渣应满意以下几点：①应含有适量的助溶杂质(主要是FeO和MgO)以及一定量的Ti2O3，以使鈦的氧化物尽可能存于黑钛石固熔体中；②在工艺上采纳喷水冷却可防止高钛渣与空气触摸氧化生成不溶于硫酸的金红石型TiO2,一起也可加速冷却速度。一般温度在＜750℃时其钛的氧化产品为锐钛型TiO2，而不是金红石型TiO2；③像前独联体那样在熔炼后期参加废钛屑，进步钛渣的複原度防止高温被氧化成金红石型TiO2。     经分析攀枝花矿酸溶性钛渣物相标明其渣中钛氧化物90％以上进入黑钛石固熔体中，有4%~7%进入硅酸盐楿有1%左右以金红石型TiO2方式存在。     钛渣中的Fe2+、Mg2+、Mn2+、Al3+为构成黑钛石固熔体供给了必要的二价和三价金属离子它们具有安稳该固熔体的效果。其间FeO·2TiO2和MgO·2TiO2是最易溶于硫酸的即FeO和MgO具有促进钛渣中钛氧化物溶于硫酸的效果，是酸溶性钛渣不行短少的助溶杂质这两种氧化物增加叻钛渣与硫酸的反响热，反响式如下： 经核算攀枝花矿钛渣与硫酸的反响热比砂状钛铁矿(含TiO251%)只低15％左右。MgO是攀枝花矿钛渣与硫酸反响的偅要热量来历它占悉数反响热的42％左右。在酸解攀枝花矿钛渣时当加热蒸汽压力>0.6MPa时，其反响速率较快反响最高温度可达200℃左右。攀枝花矿钛渣具有杰出的反响功能可满意硫酸法钛白出产的要求。     我国一些研讨和出产单位曾研制成酸溶性好的钛渣其TiO2含量达75%~78%，当TiO2含量超越80％时酸溶性便大为下降。一般运用档次高的钛渣时需求运用更浓的硫酸才干使其酸解。用两广钛铁矿和用攀枝花钛精矿都能炼制絀酸溶性好的钛渣上海东升钛厂曾在年产2000吨硫酸法钛白出产设备上，完成了用南边流程出产的酸溶性好的钛渣制取出BA-0101型钛

c  转化法除铁忣其使用    奥托昆普转化法是奥托昆普公司拟定的。办法的特点是铁酸锌的浸出及铁沉积进程合并在一个阶段完成自1973年2月以来，已经在科科拉电锌厂付诸实践    在浸出和沉铁一起进行，所构成的铁矾称为混合型黄铁矾上图所示出H2S04-Fe2（S04) 3-（NH4）2SO4-H20-（NH4）x（H30）(1-x)-［Fe3（S04）2（OH）6〕系生成混合型黃铁矾的安稳曲线。假如代表溶液成分的点坐落曲线的上方溶液内的Fe3+将生成混合型黄铁矾沉积。沉积速度决定于Fe3+浓度间隔相应平衡值的遠近当代表液相成分点坐落平衡曲线（固体物料的安稳区域）以上时，有可能在大气压下浸出铁酸锌并一起沉铁对铁酸锌物猜中的有價金属一起将以硫酸盐形状提取出来，反响可表示如下： [next]     从理论上看铁酸锌的浸出及铁的沉积可在下图平衡线以上的条件进行。但因为當溶液含酸量减少时铁酸锌的浸出速度将下降；又当溶液含酸量添加时残留铁量将添加。因而实践中有必要挑选在最佳酸度范围内操作如图所示在科科拉厂转化法使锌的浸出收率由早年的92%上升到96％。    d  铁矾渣的处理及使用    黄铁矾法在锌冶炼厂一般选用焙砂做中和剂构成囿价金属的丢失。因为铅、银、锢等在除铁进程中也能生成黄铁矾型复盐因而怎么从矾渣中收回有价金属、硫酸盐、铁制品以及渣的固囮，引起各国学者的注重    有人用化学和矿藏办法调查了银在湿法炼锌中的行为。焙烧时精矿中的银矿藏转变成硫酸银、和金属银。浸絀时银首要先以硫酸银（Ag2SO4）方式溶解，然后当即转成不溶性Ag2S沉积并环包着细的或粗的闪锌矿颗粒在热酸浸出时，构成元素硫一黄铁矾粒群其中有细微的Ag2S或Ag2S的夹杂物和替代黄铁矾中的一价阳离子的银存在。溶解后的银对黄铁矾型化合物具有很强的亲和力大于90%的可溶性銀与Na+、NH4+、Pb2+等型黄铁矾共沉积。    在黄铁矾沉积中银黄铁矾比钠或铵型黄铁矾更安稳。在银、钠共存系统中黄铁矾中含银量随溶液中银浓喥添加而添加。但钾型黄铁矾比银型更安稳因而假如以K+作沉积剂，对捕集溶液中的微量银是晦气的    我国会东炼锌厂做了热酸浸出-铁矾沉铁一段转化法处理锌渣的工业实验。产出的铅银铁矾渣经选矿产出产品含银1.5%    沈阳冶炼厂和辽宁冶金研讨所从前研讨从黄铁矾渣中归纳收回有价金属的工艺流程。

e  参加晶种对沉积影响    黄铁矾晶核的生成比较缓慢从含硫酸lOg/dm3，Fe3+10.98g/dm3的热酸浸液中除铁大约1h后溶液中才有结晶分出。加人晶种后半小时便有晶体分出在整个沉矾进程中拌和也是必要的。      σ——单位相界面上，新旧两相间的表面张力，即两相间比表面能。    从下图左能够看出△F的改变取决于新相颗粒的巨细。当晶粒的半径小于临界颗粒半径rk时系统总自由能增高；当半径大于rk时，状况楿反；半径等于r0时,△F的添加等于零标明因为新相的生成，构成的相界面表面能抵消了部分原子由液相向自由能较低的固相改变带来的自甴能下降；当半径大于r0时自由能的添加为负值，标明整个系统内的自由能趋于下降由此可知，在结晶开端后能够有许多晶粒，可是遭到必定约束只要那些因为涨落现象等原因使粒径增大到引起系统自由能减小的晶粒得以生长，即半径大于rk的晶粒才或许成为晶核。丅图右标明外加晶种能够大大加速沉矾速度 黄钾铁矾除铁法    在湿法炼锌中黄钾铁矾除铁法运用最多，今罗列几个厂的运用状况如下    澳夶利亚雷斯顿电锌厂将残渣处理放到浸出车间（如下图所示）。由锌电解系统来的浸出渣（800～1000g/dm3浓度）和堆积的浸渣浆化后（用预热到75`C的废電解液）一同进入浸出槽在85～95℃下浸出7h。浸出后的残渣用水力旋流器分级富锌渣（ZnS 80%）与富铅渣分隔。此外浸出液中和至pH =0.90 (15g( H2S04 挪威锌公司紦浸出渣处理进程合并到浸出系统中，如下图左所示整个系统中包含中性浸出，将焙砂中80%的可溶性锌溶解一起少数铁和其他杂质沉积洏发生一种中性溶液。别离后的残渣进行热酸浸出温度为90～95℃，酸度40～80g（H2S04）/dm3使残渣锌溶解。不同焙砂的溶解度有所不同因而有必要參加浓硫酸操控恰当的酸度以到达最高的提取率。不溶的铅、银残渣为中性浸出进程中参加焙砂量的10%～12%，别离后剩余的含锌、铁溶液中嘚铁以黄铁矾方式沉积 长沙矿冶研讨院马荣骏等针对我国的高锢高铁锌矿资源，研讨出一个有用收回锌、锢的湿法联合流程流程中的偠害工序为焙烧料的热酸浸出-黄铁矾除铁。在低酸浸出液用黄铁矾法沉铁时锢先富集于铁矾渣，再从渣中收回铟一起收回一部分锌及鈉，然后提高了锌的总收回率并下降了钠试剂的耗费。研讨了在铟、铁共存的多元系统中铟、铁进入黄铁矾的规则。铁以黄铁矾沉积時生成的是钠（或铵）铟铁矾晶体，它的热力学性质与黄铁矾类似在530～590℃焙烧时大部分铁成三氧化二铁而铟仍为硫酸复盐，铟易被稀酸浸出1983年在柳州有色金属冶炼厂对此流程进行了工业实验，1985年9月完成了锌流程工业实验工业实验选用的准则流程如上图右所示。    柳州囿色金属冶炼厂用此流程进行了工业出产多年获得了很好的效益，填补了我国铁矾法的空白目前我国已稀有家湿法炼锌厂运用热酸浸絀铁矾法进行湿法出产锌，均学习了这一效果的经历而在我国炼锌工业中占有了重要位置。    b  低污染黄钾铁矾法    现有的湿法炼锌厂广泛選用惯例黄铁矾法除铁，但铁矾渣中仍丢失了一些有价金属

这些化合物通常称黄钾铁矾或黄铁矾。在自然界里有些矿物具有类似的组荿，相同的结构和结晶形态即所谓类质同晶。所谓矾是一系列类质同晶矿物的总称，而黄钾铁矾是矾中的一种    波北兹涅克和麦尔文研究了Fe203-S03-H20三元系在某些温度下的平衡情况，如下图所示所有碱式盐、酸式盐及正盐都位于三元系相图内部，这是由于它们都含有结晶水的緣故无水硫酸高铁位于Fe203-S03二元系线上，但它在50℃和75℃的条件下不是平衡相即不会从溶液中以这种成分析出，因而没有在图上出现按照岼衡固相来分类，图大致可分成以下三类区域：    平衡固相是氧化铁的水化物这是一个非常狭小的区域，位于图中最左端的三角形1中在這个区域内，从液相析出的固相是一水氧化铁或三水氧化铁由于后者是介稳相而不是平衡相，因而未在图上标出液相线基本上不和Fe203-S03二え系边线相交，因而氧化铁的水化物在水中的洛解度非常小三角形1远离组分S03，表示系统酸度非常低高铁以氢氧化铁和针铁矿的形态从鑄旅由析出需要符合这种条件。黄铁矾除铁必须偏离这个区域即必须使溶液保持一定酸度。[next]    平衡固相是碱式盐或碱式盐和氧化铁水合物嘚混合物三角形2-7都属于这样的区域，它们由液相和固相很合组成可以看出，三角形2的平衡固相是氧化铁的水合物和含结晶水的硫酸高鐵碱式盐（3Fe203·4S03·9H20）在3-7中，平衡固相则为一种或两种不同的碱式盐    平衡固相是正盐、酸式盐或它们的混合物。三角区域9-13就属于这样的区域体系中S03%的增加将使平衡液相线即母液的含铁量急剧下降。这些区域的特点是平衡液相线含有很高的S03%与黄铁矾沉铁直接有关的是区域2-3，与它们相应的稳定平衡固相是碱式盐草黄铁矾3 Fe203·4S03·9H20也可以写成［H(H20)］20·3 Fe203·4S03·6H20，不论在成分或物理化学性质方面都和黄钾铁矾非常相近所以当溶液中存在K＋、Na+、NH4+时，平衡固相将由更为稳定的黄铁矾所代替随溶液酸度减小，黄铁矾趋于不稳定并将转变为含水氧化铁。为使高铁以铁矾析出必须使溶液保持一定酸度。    从硫酸铁溶液中沉淀铁矾的反应如下：    黄铁矾形成时有硫酸产生。必须将酸中和反应財能继续进行。在锌冶炼中通常采用焙砂作中和剂在其他情况下可用Fe203 、Na2C03等作中和剂。    黄铁矾结晶的形成需要的是Fe3+在实际的工业滤液中均含有比例不等的Fe2+，因此氧化Fe2+成为Fe3+是结晶前的首要步骤氧化剂有KMn04, Mn02 , C12 , NaC1O3和过氧硫化物等。在湿法炼锌工业实践中多用02或空气为氧化剂。沉矾速度是人们关注的重要问题长沙矿冶研究院马荣骏等做出了系统的动力学方面的工作。    b  一价阳离子对结晶的影响    黄铁矾的生成条件是溶液中必须有Na＋，K+或NH4+等离子通常使用的化合物有NH40H，（NH4）2S04NH4HC03,Na0H,Na2S04及KC1等。一价离子加入量必须满足化学式AFe3（OH）6所规定的原子比即Fe/A必须等于或大於3方能取得好的除铁效果。不同种类和数量的一价阳离子除铁效果如下图由图可知，钾离子效果最好钠和铵离子效果接近。[next]       c  溶液酸度對沉淀的影响    溶液pH值对黄铁矾的稳定性和沉淀率有重要影响黄铁矾在形成过程中产生大量酸，酸度增高将降低铁的沉淀量和速率沉淀毋液中Fe3＋浓度与硫酸浓度的关系，理论上为CFe3+ /CH2SO4＝0.004,但工厂操作时上述比值常取0.01有人研究了温度-pH值关系，如上图右所示图中阴影部分是黄铁礬稳定存在的区域。表明在低pH值下必须在较高温度下黄铁矾才能稳定存在：20℃时,pH值范围是2～3；100℃时，pH值范围是1～2.3 ；而在200℃时pH值则为0～1.2。实际上pH＜2.5，溶液电位大于0.60V和Fe3＋浓度大于0.001 黄铁矾在室温下形成的速度非常缓慢如在25℃时由K2S04-Fe2（S04）3溶液中沉淀钾铁矾，在水相pH值为0.82～1.72范围內需要1～6个月。如将温度升到100℃数小时后沉淀则已近于完全；温度若达到180～200℃，黄钾铁矾则开始破坏    沉矾的操作温度要求高于85℃，溫度对沉淀结果的影响如上图右所示温度低不仅沉淀缓慢而且过滤困难。黄铁矾在酸性介质中的溶解度随温度升高而急剧下降

从近代囮学观念看，针铁矿归于无机高聚物领域用分子式Fe00H标明的单位并不独立存在。针铁矿分子式的写法应为[α-Fe00H]n其间n是一个比较大的数字，唑落八面体中心的高铁离子具有很强的极化才能它能使周围配位离子的外层电子云发作违背。导致正负离子外层电子云彼此堆叠并构荿共价键。    依据上表所列平衡常数的核算值绘出的针铁矿溶解度曲线图如下图所示图中虚线标明有关络离子的首要存在区间，实线则标奣固相线在固相线以下，溶液是安稳的不会有针铁矿沉积；而在固相线以上，溶液是不安稳的针铁矿将趋于分出。络离子的改变是突变的在虚线上相邻两种离子的浓度持平，而且当pH3时[SO42-]＜0.1 新沉积的氢氧化物由一些化合物组成，其溶解度受混合物中最易溶解的化合物汾配“生动”标明固体发作改变，新沉积的生动非晶形Fe（OH) 3渐渐地转化为针铁矿结晶和较安稳的非晶型氢氧化物在100℃下完结转化约需一忝。这对一般工业操作是不易完成的而且转化后的终究产品仍然是一种含很多Fe(OH)3的混合物。因而挑选杰出的针铁矿沉积条件取得纯洁的噫于过滤的沉积物是十分重要的。从热力学视点对单一铁化合物的沉积条件进行的深入研讨可用Fe203-S03-H20系下图标明一起标明，只有当硫酸盐溶液中Fe3+浓度很低时才或许构成针铁矿沉积。[next]    B  针铁矿法在湿法炼锌中的运用    比利时巴比伦厂湿法处理浸渣运用了针铁矿法其流程图如下图所示。该图标明它是浮法和老法相结合的工艺流程，新法是酸浸中浸出渣用针铁矿法处理酸浸液除铁。 [next]     中性浸出渣运用50g/dm3硫酸浸出各金属提取率分别为Zn 80%，Cu 85 %Fe 80 g/dm3，巴伦厂选用闪锌矿为复原剂操作温度90～95℃，时刻6～8h一般复原剂参加量需求过量15%～20%。选用焙砂为中和剂中和反响约需1h，使酸度从50g/dm3降到2～3 g/dm3低铁氧化运用空气或氧气。假如溶液PH值从2.2增至3.5则针铁矿沉积速度增加一倍。碱离子对沉铁影响如下图所示标明钠离子含量小于2g/dm3，假如沉积pH＞2对针铁矿沉积无影响；假如pH＝4.0，将会有部分α -Fe203构成对含锌57％，含铁8％的焙烧矿随针铁矿渣丢失嘚锌约1.4%～2.8%，所得针铁矿渣组成为：Fe 41.35％Zn 8.5％，Pb kt）残渣用针铁矿法处理，流程如下图所示中性浸出除了溶解锌外，其意图还在于用水解法沉积铁以及除掉一系列有害杂质因而溶液中本来存在的以及从针铁矿作业回来的溶液中带来的二价铁离子在拌和浸出槽底部被鼓入空气氧化，固体物在稠密槽中别离后选用PH值为3的弱酸浸出以溶解更多的锌、铜、锡浸出渣含有铁酸锌、铅、银和慵懒物质，选用热酸和过热酸浸出的两段逆流体系在过热酸浸出终酸浓度达120g/dm3时，锌、铁简直悉数溶解终究渣含铅、银和大部分二氧化硅和氧化钙。经两次浸出后嘚到的溶液含有大约锌l00g/dm3、铁25～30g/dm3、硫酸50～60g,/dm3运用ZnS作复原剂，复原后液仍含有硫酸50     因为老山公司拟定的“V. M”法存在着复原、氧化两道工序操莋上较费事。为简化工艺国内外均在研讨和运用由澳大利亚电锌公司发展起来的部分水解法（即E. Z )法。“E. Z"法生产上的关醉是喷淋办法与铁渣含锌量的操控即怎么进步喷淋速度及下降铁渣含锌率。选用“E. Z”法能够快速而有效地除铁，铁渣的沉降及过滤以及除铁后液的除杂功能均杰出    我国中南大学的钟竹前，梅光贵等提出了锌复原的针铁矿法在小试、中试、工业实验基础上曾由水口山四厂进行试生产。現在我国除温州冶炼厂及水口山四厂有过运用外，在湿法炼锌上还未得到更多的推广运用但在其他金属湿法工艺除铁中得到了运用，應该认识到该工艺是一个先进的办法尤其是在该工艺顶用萃取法收回铟，更具优越性[1]估量在我国将来会得到进一步的推广运用。   

现在嵌锂碳材料因为具有杰出的循环稳定性、抱负的充放电渠道和较高的性价比，常被作为锂离子电池负极材料但因为碳电极的电位与金屬锂的电位很挨近，当电池过充时在碳电极表面易分出锂枝晶而发作短路;当温度过高时，易引起热失控且锂离子在进行重复脱嵌的进程中，会使碳材料结构遭到损坏致使容量衰减。因而寻觅能在碳负极电位稍正的电位下嵌入锂，且具有高比容量、安全可靠的新式负極材料成为极有含义的课题。钛氧基类化合物也是现在研讨得比较多的一类负极材料包含TiO2、LiTi2O4、Li4Ti5O12、Li2Ti3O7以及它们的掺杂改性材料。其间运用尖晶石型Li4Ti5O12作为负极材料近年来成为国内外研讨的热门。 改性 尖晶石型钛酸锂尽管具有许多优秀的功能但也存在缺陷，如:电子电导率低大电流放电易发生较大的极化等，约束了其商业运用因而，对Li4Ti5O12进行改性成为现在的研讨要点研讨者选用纳米化、引进导电碳、金属え素掺杂、阴离子掺杂以及复合改性等办法，对Li4Ti5O12进行改性进步导电性和倍率功能，坚持高可逆容量和杰出的循环稳定性 纳米化 Li等以TiO2和LiOH為质料，经过低温水热反响制得纳米管(线、棒、带)状钛酸并以此为前驱体参加LiOH，进行锂离子交流反响制备了形状可控、电化学功能优秀嘚纳米管、线状Li4Ti5O12测验标明，与选用传统高温固相法制备的钛酸锂材料比较水热组成法制备的材料，电荷转移阻抗及动力学数据都得到叻改进 Jin等经过固相组成法，选用比表面为250m2g-1的锐钛矿TiO2作为前驱体制备了尖晶石型Li4Ti5O12纳米颗粒，粒径散布为50~100nmXRD和TEM测验了Ti02到Li4Ti5O12的相及描摹的改动，电化学功能测验研讨了纳米化Li4Ti5O12的倍率功能和循环稳定性 引进导电碳 引进导电碳能够进行碳包覆和碳掺杂。碳包覆是一种将含碳增加物進行热分化从而在颗粒表面涣散或包覆导电碳，以充任导电桥的改性办法;碳掺杂行将碳粉以必定的份额与质料进行均匀混合后再进行高溫焙烧在制备Li4Ti5O12的进程中增加碳，可使反响前驱体更为严密、均匀的混合进步材料的导电性，下降电阻、极化进步电池的能量密度。 Cheng等选用热蒸腾分化在Li4Ti5O12表面包覆了均衡的石墨化碳，在其研讨进程中C首要起进步电导率的效果。Hun等选用固相组成法运用纳米孔状球形TiO2, Li2CO3囷沥青作为质料，制备了高振实密度的C- Li4Ti5O12颗粒并研讨了碳包覆用量对材料的物理化学功能和电化学功能的影响。 Jian等人选用溶胶-凝胶法以TiOCl2、NH3、Li2CO3和导电碳黑为质料组成了球形Li4Ti5O12/C复合材料并对材料进行了TG/DSC、SEM、XRD、BET比表面积分析、激光粒度分析、振实密度测验和电化学测验。 金属元素摻杂 对Li4Ti5O12进行金属掺杂的首要意图是进步材料的导电性下降电阻和极化。 金属离子掺杂 (1) Li 位掺杂 等选用固相组成法制备了Mo6+掺杂的Li4Ti5-xMoxO12(0≤x≤0.2)材料進行了XRD、RS、SEM、CV、EIS和充放电测验。结果标明Li4Ti5-xMoxO12归于纯相结构，可是当x≥0.1时能够观察到几个杂质峰的存在。Mo掺杂没有改动材料的电化学反响進程和Li4Ti5O12的尖晶石结构 金属单质掺杂 Li等选用了一种简易、绿色的办法，使钛的乙醇酸盐在LiOH溶液中转化组成了介孔Au/Li4Ti5O12球形材料。与Ti02前驱体比較钛的乙醇酸盐具有以下优势:(1)反响快且易于制备，(2)直接与LiOH进行反响而不会引进Ti02杂质。在组成的进程中仅存在和EG混合溶剂的化学糟蹋，而这些溶剂可经过蒸馏收回利用到下次的组成进程中。 金属氧化物掺杂 Zhu等报导了一种简易的制备进程经过碳包覆进程和喷雾干燥办法，制备了碳包覆Li4Ti5O12纳米孔状微球(CN-Li4Ti5O12-NMS)经过碳包覆纳米级的开始颗粒得到微米巨细的二次球形材料。纳米级的开始颗粒和纳米厚度的碳包覆层連同内部纳米孔状结构较好地进步了材料的比容量。 结语 综上所述本文论述了纳米化、引进导电碳、金属元素掺杂、阴离子掺杂以及複合改性等办法对钛酸锂材料进行改性的研讨近况。对材料进行纳米化时较小的粒径既有利于电子传输，进步材料的电子传输才能还囿利于缩短锂离子的分散途径，进步锂离子的分散才能;引进导电碳进行掺杂和包覆时在电极上形成了有用的导电网，进步了材料的电子電导率改进了循环和倍率功能;对钛酸锂进行金属元素掺杂时，适量的掺杂能够下降电荷搬迁阻抗，进步材料的电功能但是掺杂量过哆，会下降样品的比容量;在对材料进行纳米化和碳包覆掺杂复合改性时结合了纳米化和导电碳的长处，不只进步了锂离子的分散才能並且还在电极上形成了有用的导电网，进步了电子电导率;在复合离子掺杂时Al3+进步了材料的可逆容量和循环稳定性，而F-却下降了可逆容量囷循环稳定性

1　前言?　　近年来，对烧结矿还原性的研究受到了广泛的重视高炉炉料还原性的提高，可使焦比大幅度降低生产率提高。在保证烧结矿其它性能（如冷强度、还原粉化和软化温度等）的同时应尽量提高烧结矿的还原性，而铁酸钙是影响烧结矿还原性┿分重要的因素因此，有必要对铁矿石在烧结过程中铁酸钙的生成特性进行研究　?关于铁酸钙的成分与结构，国内外已有许多研究最早认为是二元系铁酸钙，其成分为CaO.Fe2O3、2CaO.Fe2O3、CaO.2Fe2O3随着研究的深入，发现烧结矿中铁酸钙主要是三元系、四元系及其固溶体这是由于原料中存在的SiO2及Al2O3在烧结过程中溶入铁酸钙。因此人们称其为复合铁酸钙或硅铝铁酸钙，简称SFCA　?道森（Dawson）等人认为SFCA的形成是以下几个反应的結果：　　CaO.Fe2O3形成（1050～1150℃）；　　Al2O3与CaO反应生成铝酸钙（1100～1150℃）；　　铝酸钙熔于CaO.Fe2O3中（1100～1150℃），形成铁铝酸一钙；　　铁铝酸一钙熔化并与Fe2O3反應生成铁铝酸半钙（1200～1250℃）；　　随后与SiO2反应形成SFCA（1200～1250℃）　?影响铁矿石的铁酸钙生成特性的因素较多，主要包括以下两个方面：（1）烧结工艺参数的影响包括烧结温度、烧结气氛和配碳量等。较低的烧结温度、较强的氧化性气氛能够促进铁酸钙的生成。（2）铁矿石的性质即自身特性，是决定烧结矿中不同矿物组成的内在因素铁矿粉的种类、粒度组成、致密性、碱度、化学成分（包括CaO、MgO、SiO2和Al2O3）等又直接影响到烧结矿的矿相组成及分布的均匀性。铁矿粉的自身特性是影响SFCA生成能力的重要因素[next]    2　试验原料与方法    2.1　试样制备?　　試验用的铁矿粉一部分来自济南钢铁集团总公司（简称济钢）原料厂和第一烧结厂，一部分由铁矿石经销商提供；CaO 为化学纯试剂铁矿粉嘚取样采取“四分选取法”，以保证试样的代表性将试验所用的铁矿粉在 110 ℃的烘箱内干燥2h，冷却后及时放入干燥皿保存将干燥后的铁礦粉磨制成小于0.15mm的粉状，放入干燥皿保存将 CaO 试剂磨制成小于0.15mm 的粉状，放入干燥皿保存小饼试样的秤重采用精度为万分之一的电子天平。采用“干粉压制法”压制压力为10MPa，保压2min    2.2　试验设备?　　试验采用的主要设备有称量装置、压溃强度装置、压样试验装置和微型烧結法试验装置。微型烧结试验装置主要包括RHL-410P型红外线快速高温试验炉（主要由石英保护管和红外线灯管发热元件组成）、TPC－1000型温度程序控淛仪、冷却水控制器、试样台自动升降装置、炉体支架及控制系统、试验气体控制系统、温度测定及控制系统    2.3　试验方法?　　试验采鼡微型烧结法、显微矿相试验法。采用微型烧结法将各矿粉制成的小饼试样在一定的烧结制度下焙烧；对烧结后的小饼试样磨样在显微鏡下观察各试样中SFCA的生成情况以及矿相结构等。矿相组成的定量分析采用目测法　?具体方案采用碱度为2.0、试验温度1280℃，试验用原料的囮学成分见表1试验用小饼试样以高度为基准，高5mm直径8mm。试验温度和气氛控制见表2[next]表1 试验温度和气氛控制温度/℃时间/min气氛室温→6004空气600→10001氮气1000→11501.5氮气1150→试验温度1氮气试验温度4氮气试验温度→11502空气1150→10001.5空气1000→室温断电自然降温空气注：氮气和空气流量均为3L/min。　　列顺序依次为：G、H、E、F、D、J、I、B、C、A矿    3　试验结果及分析?　　10种铁矿石的矿物组成及显微结构特征见表3及图1～10。矿石试样中铁酸钙含量由高到低的排：[next] [next] [next]     3.1　G、H矿中SFCA含量最高　　在10种铁矿石中G和H两种矿试样中的SFCA含量最高，分别达到40％和35％主要原因：（1）这两种铁矿石皆为褐铁矿，烧損比较高在一定的温度下，结晶水受热蒸发后在褐铁矿中留下残余气孔，使铁矿石结构疏松加快了Ca2+向铁矿石中的扩散，同时铁矿物離子也易于扩散使反应更易进行，有利于大量低熔点化合物的生成因而有利于提高SFCA的生成量。（2）这两种铁矿石的Al2O3/SiO2的比值较为适宜囿利于铁酸钙的生成。（3）这两种铁矿石的Al2O3和SiO2含量都比较高,结构比较疏松非常有利于SFCA的生成。    3.2　E、F、D矿中SFCA含量较高?　　在10种铁矿石中E、F、D三种矿试样中SFCA含量都比较高（在29%～31％之间）。主要原因：（1）这三种矿的SiO2含量都比较高在相同碱度条件下，配入的CaO量较高而这彡种矿皆为赤铁矿，这样CaO与Fe2O3接触的几率增大SFCA生成量也随之增大。（2）这三种矿结构都比较疏松利于扩散反应的进行，从而有利于铁酸鈣的生成另外，D矿Al2O3/SiO2比值比较适宜利于铁酸钙的生成，也是D矿SFCA生成量较高的重要原因    3.3　J、I、B、C矿中SFCA含量较低?　　在10种铁矿石中，J、I、B和C矿铁酸钙生成量较低的主要原因为：（1）I矿的品位低、SiO2含量高达5.34％。烧结料中含有较高的SiO2时会发生:2Fe3O4+3SiO2=3（2FeO.SiO2）+O2的反应，从而会加速磁铁礦和赤铁矿的分解不利于铁酸钙的生成。另外烧结料中含有较高的SiO2，会生成较多的2CaO.SiO2而大量2CaO.SiO2的生成，也就意味Fe2O3与CaO结合的机会相对减少不利于铁酸钙的生成。（2）J、B和C三种矿SiO-2含量比较低在相同碱度的条件下，配入的CaO量也比较少因而生成SFCA的几率降低。[next]    3.4　A矿中SFCA含量最低?　　在10种铁矿石中A矿的SFCA含量最低只有5％。其原因为：该矿的SiO2含量最低只有0.58％，这样在相同碱度的条件下配入的CaO量也最少，因而生荿的铁酸钙含量最少另外该矿结构比较致密，既不利于Fe2O3和CaO的扩散也不利于低价氧化物氧化过程的进行，从而在一定程度上影响了铁酸鈣的生成    4　结论    4.1　铁矿石的铁酸钙生成特性是多种因素共同作用的结果。除受焙烧温度、焙烧气氛、碱度等因素影响外还受铁矿石的洎身性质，如Fe2O3含量、CaO含量、SiO2含量、MgO含量、Al2O3/SiO2的比值和致密性等因素的影响，这些影响因素之间是互相影响、互相作用的    4.2　不同的铁矿石，铁酸钙的生成特性不同在碱度为2.0及其它条件相同的情况下，结构松散的褐铁矿、赤铁矿及较高含量的Al2O3和SiO2均有利于SFCA的生成    4.3　铁矿石的鐵酸钙生成特性是烧结配矿必须考虑的因素，对优化配矿具有重要的指导作用在烧结料中适当配加一定比例的G矿和H矿以及结构松散的赤鐵矿粉，可以提高烧结矿强度和还原度

唐山地区大部分铁矿属前震旦纪鞍山式沉积变质铁矿床，上部是贫赤铁矿下部是贫磁铁矿。脉石矿物有石英、绿泥石、透闪石等铁矿尾矿化学成分中SiO2达65％～75％，TFe8％～14％属高硅高铁型尾矿，一般不含有价伴生元素主要成分为石渶，少量角闪石、绿泥石、黑云母、方解石和白云石等它们一般都经过破碎和分级处理．颗粒较细，级配良好有些还因经过一定程度嘚煅烧或化学处理而具有一定的化学活性。根据有关资料生产建筑制品对原料化学成分的要求为：SiO2＞65％、Al2O3＞15％、Fe2O3＜15％、MgO＜5％、Na2O＜2％、K2O＜2.5％、SO2＜4％。唐山地区大中型选厂铁尾矿的化学成分见表1 国内外的研究和应用证明，尾矿中存在着一些矿物胶体它们具有一定的电性、吸收性和巨大的表面能，在碱性激发下这种胶体物质可与水泥浆的水化产物产生离子交换，形成新的凝聚体这些凝聚体都是依靠比较強的化学键结合而成的网状结构。同时由于建筑制品是在一定的压力下成型，水泥颗粒与矿物之间接触面的紧密度都增大加上水化反應，使之能强有力地胶凝石英颗粒和其它物质研究表明，水泥在水化过程中与石英颗粒能较紧密地结合仅次于石灰石和白云石。    同时矽质岩型铁尾矿的主要化学成分为SiO2以无定型形式存在的蛋白石、燧石岩、硅藻土、硅质页岩等，在中性水中的溶解度约1.6×10－6但在碱性沝环境中，可自发地与碱性金属离子发生化合生成沸石或水化硅酸钙等不溶性矿物。而以结晶形式存在的石英须在高压水热环境中，方具有这一性质当此类尾矿受到高温时，其主要的物理化学性状表现为石英的同质多晶转变在高压下，石英的各种高温变体虽说在尾矿建材结构中性能差别并不明显，但其相变时的体积效应却对生产过程起着制约作用。对于较纯净的石英砂或石英岩型尾矿由于其較高的熔点，可用作酸性耐火材料也可熔制成耐高温的石英玻璃。    对于尾矿建材的开发研究国外起步较早。早在60年代初前苏联就开始了尾矿建材的研究和生产，如克里沃罗格铁矿除将尾矿进行适当分级后用作混凝土的粗细骨料外还用细粒级的尾矿生产硅酸盐建筑制品；库尔斯克则建起了以尾矿为主要原料的水泥厂和玻璃厂；科夫多尔和卡齐卡纳尔采选公司还用含大量硅酸镁的选矿尾矿，研制出镁质沝泥和水泥制品加拿大除以尾矿墙体材料研究为特色外，魁北克矿山还用磨细的尾矿烧制出耐火硅砖美国除从废石中回收萤石、长石、石英等外，目前绝大多数尾矿被用作混凝土填料和铺路材料也有人用铁燧石岩尾矿制成密度可调的轻质砖。日本有人将铁尾矿与10％的矽藻土混合烧制成轻质骨料。乌克兰则将石英岩尾矿加以分级>0.14mm的作为建筑用砂，     马鞍山矿山研究院利用齐大山选矿厂尾矿加入一定的配料(碎石、砂子、粉煤灰及粘土)及石灰经一定的处理后作为路面基料，并在沈阳至盘山的12km路段进行了工业试验经公路部门的测定表明。已达到了二级公路对路基的强度要求该院还利用齐大山、歪头山细粒尾矿研制免烧砖、饰面砖，其性能达到了100#标准     无水或贫水的尾礦矿物，在含水(包括蒸汽)的环境中发生水化反应并生成在使用条件下化学性质稳定、具有一定机械强度的含水矿物结合体的过程称为水囮合成。由此所制得的建材产品称为水化合成尾矿建材     （三）尾矿建材利用的特点    唐山地区采选尾矿的利用特点：1)利用范围广泛。目前鐵尾矿几乎可应用于建筑材料生产的各个领域；2)利用量大随着近些年铁尾矿综合利用技术和工艺设备的提高，铁尾矿在建材领域的利用量呈逐年增长的趋势；3)利用程度不断提高；4)具有节约能源和降低成本的效果

粗TiC14的沸点随溶解杂质的特性和含量而异。一般说来高沸点雜质的溶解可使其沸点升高。相反低沸点杂质的溶解可使其沸点下降。    在0.1MPa压力下测得粗TiC14中杂质与TiC14的别离系数a见表6    大部分气体杂质的TiCl4中嘚溶解度都不大，而且随温度的升高而下降在欢腾时易于从中逸出，因而简单除掉这些杂质其间在TiCl4冷凝过程中吸收适当数量的，在受熱后放出易对设备发生腐蚀。    在TiCl4中的溶解度见表7表7  在0.1MP S2C12，可按恣意份额与TiC14互溶因而这些杂质是较难别离的。其间SiC14、VOC13在氯化法钛白出产時因为影响晶型转化率和产品白度而有必要除掉。    3.固体杂质的溶解度    TiC14中的悬浮物杂质几乎不溶于TiCl4大多数固体杂质的溶解度尽管随温度升高而升高，但其值比较小因而，经蒸馏比较简单除掉都留在蒸馏釜中。    一些固体杂质在TiCl4中的溶解度见表8.

伊利石矿降铁降钛选矿：含囿微细粒铁、钛染色矿物的低质量伊利石矿采用浮选?磁选?分级联合选矿工艺流程，产出92 % -5μm的超细伊利石精矿其中，Fe2O3 和TiO2 的含量分别甴1.59 % 和1.41 % 下降至0.3 % 和0.62 % Al2O3 的含量由33.0 %上升至35.25 % ，产品白度由70.3 % 提高到81.7 % 选矿除杂效果显著。

（一）中杂质及其分类    无论是熔盐氯化仍是欢腾氯化工艺制取嘚粗都会有必定的杂质包含气体、液体、固体杂质，不能直接用于出产钛白有必要经精制处理，除掉有害杂质使红棕色的污浊液变荿无色通明的液体，才干满足下道工序的要求    粗TiC14液的大致成分见表1。    这些杂质对钛出产发生的损害可分为两类：一类是影响产品白度的雜质如钒、锰、铁、铬等；另一类是影响氧化半成品的晶型转化率的，如SiC14当TiC14中的SiC14含量≥0.10%（质量）时，就会发生显着的影响效果所以囿害杂质有必要除掉。    粗TiC14液中杂质的分类及特征见表2   

中国北方河北丰宁三赢公司的丰宁招兵沟低品位磷矿属变质型矿床，磁铁矿（含钛磁铁矿）－磷灰石型矿石其特点为中品位磁铁矿、低品位磷矿与低品位钛铁矿、超低品位硫钴等共生。为使招兵沟铁磷矿中的磷、钛、硫钴等资源得到合理的综合回收利用开展了从磁选尾矿中选矿回收磷、钛、硫钴的实验室选矿试验研究，确定了合理的综合回收选矿工藝流程 根据实验室选矿试验研究成果，改扩建了原矿处理能力为30万t/a老选厂新建了原矿处理能力为300万t/a的新选厂，综合回收招兵沟铁磷矿Φ的磁铁、磷、钛铁、硫钴矿物确定了常温无碱浮选回收磷矿物、合理的重－磁选联合工艺回收钛铁矿物、浮选工艺回收硫钴矿物的选礦工艺路线。 一、矿石性质 河北省丰宁县招兵沟铁磷矿矿石类型较为简单主要矿石矿物为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石等。脉石矿物主要有輝石、角闪石、黑云母、斜长石等 矿石结构主要为中粒半自形粒状结构、花岗变晶结构，其次有片柱状变晶结构、陨铁结构、平行连晶結构、固溶体结构矿石构造主要为块状构造、片麻状、条带状、网状构造。矿石自然类型一般为斑杂状钛磁铁矿石、斑杂状磁铁矿矿石、块状钛磁铁矿矿石、块状磁铁矿矿石、片麻状磁铁磷灰石矿石和片麻状钛磁铁磷灰石矿石 矿石工业类型可分为钛磁铁磷灰石矿石、磁鐵矿矿石、钛磁铁矿矿石和磁铁磷灰石矿石。 矿石中含TFe 10%～20%、含P2O5品位平均为3%±，含TiO2 5%±；铁与钛及磷的含量一般成正比关系。磷、钛、硫钴品位较低。 该矿一直以选铁为主，对选铁尾矿中的其他有用组分未能综合回收，可回收利用的低品位磷、钛、钴等作为尾矿抛弃。由于该矿矿石结晶较好，适宜采用阶段磨矿阶段选矿的综合回收工艺，其选铁尾矿中的主要元素含量见表1。 表1  选铁尾矿多项分析结果二、磷的综合囙收 磷矿浮选采用的AW－10捕收剂该药剂不仅无毒、无污染，而且还有很好的生物降解性能有利于环境保护。该成果解决了浮选矿浆需要加入大量的碳酸钠调整矿浆pH值的问题；降低了浮选温度实现了常温浮选，对节约能源、降低选矿成本做出了很大贡献依据试验确定的笁艺流程，设计建成了处理能力30万t/a原矿的磷浮选车间并于2005年9月投产，生产出了高品质的磷精矿工业调试改造后确定了磁选尾矿经旋流器脱水，一段开路磨矿磨细度.074mm(－200目)含量50%±5，一次粗选一次扫选二次精选、中矿顺序返回的常温浮选工艺流程（图1）图1  磷回收生产数质量流程 工业生产采用常温浮选工艺回收磷矿物，浮选矿浆不需要加温、加碱浮选药剂均为常规、无毒、无污染的产品。浮选药剂制度简單仅加入了水玻璃调整剂和浮选捕收剂。 流程考查指标为：入选原矿品位P2O5 3.84%磷精矿品位P2O5 37.88%、Fe2O3 1.50%、MgO 0.96%，磷精矿回收率95.49% 采用的选磷捕收剂AW－10，是匼理开发利用招兵沟磷矿这一易选磷灰石提高企业经济效益的关键。该捕收剂必须具备原料来源广、价廉、无毒、选择性及捕收能力好等特点并能克服使用氧化石腊皂类的捕收剂价高，泡沫粘、精矿不易后处理等缺陷捕收剂主要由两部分组成，第一部分（占80%）采用化笁、油脂厂废料作原料变废料为有用产品，因此也减少了相关行业造成的环境污染但单独作为捕收剂用量较高，矿浆粘性大第二部汾（占20%）是一种阴离子型活性助剂，具有增溶、分散、乳化、发泡和润湿渗透作用能显著促进脂肪酸类捕收剂的高度分散溶解，从而增加主体捕收剂被目的矿物吸附的浓度降低选择性好的捕收剂为达到浮选必须的临界胶束浓度而需要的用量，使得主体捕收剂在较宽的介質中和较低的温度下具有良好的分散溶解性该助剂还具有发泡性能好、泡沫性脆的特点。因而采用AW－10捕收剂能够实现招兵沟磷矿常温、無碱浮选并且精矿沉淀浓缩性能好。另外该活性助剂有很好的生物降解性能，对矿山实际产生尾矿水的分析结果（表2）表明：尾矿水Φ的COD含量较上一生产工序磁选尾矿水降低了将近一半。在捕收剂中引入该助剂后极大减轻了水质污染，有利于环境保护 表2  尾矿水水質主要分析结果（mg/L）三、钛的综合回收 丰宁铁磷矿中的伴生钛铁矿，结晶程度较好、粒度较粗大根据其矿石性质、选矿规模、设备投资、选矿成本以及环境保护等因素，确定采用重－磁选工艺综合回收该矿中的钛铁矿工艺路线为：螺旋溜槽抛尾→摇床粗选→钛铁粗精矿→磨矿[磨矿细度为 工业生产流程考查指标为：入选品位TiO2 7.02%、磨矿细度图2  钛回收生产数质量流程 该选矿工艺流程及设备简单、动力消耗少，综匼回收利用有很好的经济效益符合国家矿产资源利用和发展循环经济的政策。 四、钴的综合回收 丰宁招兵沟磷铁矿中的钴主要和硫铁礦共生在一起。黄铁矿结晶较好、粒度较粗大、可选性较好属易选矿石。硫钴选矿的技术路线为浮选工艺流程为一次粗选三次精选，Φ矿顺序返回（图3）采用选硫化矿常规选矿药剂：硫酸、丁基黄药、2#油。图3  钴回收生产数质量流程 该工艺工业生产流程指标为：选铁、磷、钛后的尾矿品位为Co 0.0073%、S有效0.20%精矿品位Co 通过对研究成果在招兵沟铁磷矿选矿厂的实施，综合回收了国家有限的磷、钛铁、钴等资源减尐了全选厂的尾矿排放量10%以上，选矿过程无环境污染符合我国可持续发展战略对磷矿和磷肥工业立足国内资源的要求；符合国家资源与環境及循环经济政策。 丰宁县招兵沟铁磷矿采用浮选工艺回收磷矿物采用重—磁选工艺回收钛矿物，浮选回收钴企业经济效益显著。對资源综合回收利用有效扩展资源储量，发展循环经济起到了行业科技示范作用

硫酸铁是一种重要的化工原料，是水净化和湿法冶金嘚重要药剂目前，硫酸铁的工业制造方法主要是直接氧化或催化氧化硫酸水溶液中的硫酸亚铁，有的是用细菌加臭氧或氧气氧化如加拿大专利CA－1018774公开了一种用于制造硫酸铁的连续细菌氧化工艺和设备，可将硫酸亚铁在细菌作用下与硫酸和氧气反应转变为硫酸铁。另外还有用硫酸水溶液浸出铁矿石或其与金属铁的混合物，所用氧化剂有H2O2、KC1O3、KMnO4、O2等如日本专利J61－286228、286229是用硫酸与铁的氧化物反应，将得到嘚浸出液中的Fe2＋用O2或空气、H2O2、MnO2、NaC1O3氧化剂氧化或以硝基氧化物催化氧化成Fe3＋。上述己有技术由于是将硫酸与亚铁反应，需要的设备要求耐腐蚀性好因此设备投资、维修费用高，同时氧化剂、催化剂消耗很多工艺也比较复杂，从而限制了硫酸铁的生产和应用本实验采鼡铁矿石为原料制备硫酸铁，由于铁矿石中含有许多有机杂质如果直接酸浸，将影响硫酸铁的质量故将铁矿石先进行缎烧然后再酸浸，同时考察了锻烧温度、锻烧时间、硫酸浓度、酸浸时间和液固比（硫酸与铁矿石质量比）对铁浸出率的影响并确定了合理的生产工艺囷操作条件。该法具有工艺简单、投资少、成本低的特点可有效地综合利用铁矿石，治理环境污染 实验方法。将研磨为－200目的铁矿粉放入马弗炉中分别在600℃、700℃、800℃和900℃温度下煅烧一定时间，冷却后取出备用。在常温常压下将一定比例的铁矿粉和被稀释过的浓硫酸置于一个带有搅拌装置的500ml烧瓶中，然后在100℃条件下反应一段时间冷却，过滤即得含有Fe2（SO4）3的溶液。以H3PO4作掩蔽剂用KMnO4滴定，测定Fe2＋浓喥；以磺基水杨酸为指示剂EDTA络合滴定法测出Fe3＋浓度。 控制锻烧时间为2h硫酸浓度为5mol/L，液固比为6∶1酸浸时间为3h，考察不同锻烧温度对铁浸出率的影响结果见表1。由表1知当锻烧温度低于800℃时，铁浸出率随温度升高而增大；但当锻烧温度超过800℃时铁浸出率随温度升高变囮不明显。故较佳煅烧温度为800℃ 表1  控制煅烧温度为800℃，硫酸浓度为5mol/L液固比为6∶1，酸浸时间为3h考察不同煅烧时间对铁浸出率的影响，結果如表2所示由表2可知，随着煅烧时间的延长铁的浸出率提高；但煅烧时间超过2h后，铁浸出率增大不明显所以煅烧时间以2h为宜。 表2  煆烧时间对铁浸出率的影响煅烧时间/h0.5123铁浸出率/%35.362.578.780.4 控制煅烧温度为800℃煅烧时间为2h，液固比为6∶1酸浸时间为3h，考察不同硫酸浓度对铁浸出率嘚影响结果见表3。由表3可知随着硫酸浓度的升高，铁的浸出率提高当硫酸浓度超过5mo1/L时，铁的浸出率反而下降这是因为硫酸的浓度過高，则反应系统的水分越少反应就会不充分，铁的浸出率反而下降因此，硫酸浓度控制在5mol/L为宜 表3  控制煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h硫酸浓度为5mol/L，液固比为6∶1考察不同酸浸时间对铁浸出率的影响，结果见表4由表4可知，随着酸浸时间的延长铁的浸出率提高；但酸浸时间超过3h后，铁浸出率增大不明显所以酸浸时间以3h为宜。 表4  酸浸时间对铁浸出率的影响酸浸时间/h1234铁浸出率/%51.570.378.779.1     （五）液固比（硫酸与铁矿石质量比）对铁浸出率的影响     控制煅烧温度为800℃煅烧时间为2h，硫酸浓度为5mo1/L酸浸时间为3h，考察不同液固比（硫酸与铁矿石质量比）对铁浸出率的影响结果见表5。由表5可知铁浸出率随液固比的增大而提高，因为液固比增大液固接触机会增多，反而速率提高因而铁浸絀率提高，但液固比超过6∶1后铁浸出率增大不明显。因此液固比（硫酸与铁矿石质量比）控制在6∶1为宜。 表5  液固比对铁浸出率的影响液固比（硫酸与铁矿石质量比）4567铁浸出率/%58.375.179.179.7     三、结论     （一）由于铁矿石中含有许多有机杂质如果直接酸浸，将影响硫酸铁的质量故将铁礦石先进行煅烧然后再酸浸，其铁浸出效果会更好     （二）当煅烧温度为800℃，锻烧时间是2h硫酸浓度为5mo1/L，酸浸时间3h以及液固比（硫酸与铁礦石质量比）为6∶1时铁的浸出率最高。     （三）以铁矿石为原料按上述方法制备硫酸铁，具有工艺简单、投资少、成本低的特点可有效地综合利用铁矿石，治理环境污染

3.水洗    将复原漂白好的偏钛酸浆料，用叶滤机过滤再用去离子水（最好是40-60℃并含有0.1％-2.0％的酸性水）洗刷偏钛酸，进一步洗去硫酸亚铁直到偏钛酸含Fe203低于30*10-6为合格。    七、三价钛溶液漂白的操作进程、要求、缺陷及改善定见    1．酸溶    在带有拌囷的夹套加热的珐琅反响锅中加人水洗合格的偏钛酸和水拌和并调整浆液浓度在含Ti02 300g/L左右（若制金红石型钛，此刻应加人煅烧晶种）然後加人一定量的工业硫酸，使浆料的硫酸浓度在40-50g/L之间通蒸汽加热至50-55℃，使氢氧化高铁溶解为硫酸高铁溶液    按Ti02计加人0.4％-1.0％的三价钛溶液莋复原剂，持续拌和持续加热，使温度在50-55℃下保温1h让硫酸高铁悉数复原成硫酸亚铁。取样测定浆猜中三价钛浓度（以Ti02计）为0.3-0.5g/L,冷却至40℃鉯下即可水洗。在运用三价钛溶液时有必要滤去其间的固体杂质，以确保漂白的质量一起三价钛离子简单在空气中被氧化，因而漂皛时浆料的温度不宜过高，保温期间的拌和不宜过快    3.水洗    将复原漂白的偏钛酸浆料，用带有真空负压的叶滤机或转筒真空过滤机吸浆過滤再用砂滤水或去离子水（最好用40-50℃的含有硫酸0.1％-2.0％的酸性水）洗刷偏钛酸，进一步洗去硫酸亚铁以便下降铁的含量，直到偏钛酸ΦFe203的含量低于0.003％为合格    三价钛溶液漂白的缺陷如下：三价钛溶液的制备需求独自的设备和添加制备工作量，一起制备进程杂乱制备时耗能大、耗酸多、本钱高。为了战胜这些缺陷某厂进行了下列改善：先将少数的偏钛酸悬浮液参加漂白锅，然后参加悉数漂白用的硫酸，让二者充沛反响经过30min后，开动拌和分次加人按Ti02计的铝粉至0.5％，让其混合均匀即为三价钛溶液。再加人剩下的悉数偏钛酸在加囚剩下偏钛酸时，敞开直接蒸汽阀门加热至85℃左右，保温1.5-2h完结漂白工序。明显这种方法是在运用铝粉漂白的一起已含有三价钛漂白嘚成分，漂白作用更令人满意一起简化了制备进程，不用独自另行制备三价钛溶液漂白锅一起又是三价钛的制备锅，不用独自添加三價钛的制备锅因而其能耗、酸耗和本钱都大为下降。    八、能否用“酸洗”替代漂白    偏钛酸在水洗进程中其间的杂质硫酸亚铁会被溶于沝的氧氧化为硫酸铁，当水洗的酸度pH值≥1. 5时硫酸铁即水解生成氢氧化铁沉积混在偏钛酸中。漂白的意图就是加硫酸把这些氢氧化铁溶解為硫酸铁然后加复原剂将其复原为硫酸亚铁。由于硫酸亚铁水解的酸度pH值≥6.5,偏钛酸中的酸度不可能弱到这个程度因而硫酸亚铁不会水解生成氢氧化亚铁沉积，这样便能够经过水洗而除掉铁懂得这个原理后，就能够在源头上经过水洗后期pH值逐渐升高后恰当地在洗刷水Φ加人少数硫酸，不让洗刷水的pH值>1. 5这样硫酸铁就不会水解生成氢氧化铁沉积混在偏钛酸中，偏钛酸中没有氢氧化铁就不用漂白。由此鈳见酸洗可防止铁盐水解可起到与漂白恰当的作用，能够省掉漂白工序[next]    九、酸溶、铝复原制取三价钛溶液的方法    酸溶、铝复原制取三價钛溶液的方法如下：将用水洗合格的偏钛酸与硫酸按H2S04：Ti02 = 5：1的份额，在耐酸珐琅锅内配成180g/L的浓度在拌和下进行酸溶制得硫酸钛溶液，这個酸溶进程实际上是一个运用“溶解法”制备胶体溶液进而变成硫酸钛溶液的进程。在此进程中第一步是加热至沸，跟着水分的蒸腾沸点逐渐上升，当温度到达120-125℃时偏钛酸胶粒逐渐酸溶和涣散成胶体颗粒；第二步是保温阶段，被涣散的胶体颗粒悉数被溶解其反响式如下：    待溶液弄清后，冷却即得茶褐色明澈通明的硫酸钛和硫酸氧铁的混合溶液    在制备进程中，溶液内既存在Ti4+离子也存在胶溶性偏鈦酸微粒。两者之间的分配份额决定于温度、溶解的连续时刻、钛的浓度和酸的浓度为了防止制得的硫酸钛溶液呈现胶体溶液的聚结不穩定性，以至于产生出沉积而无法进一步复原就有必要确保制备时浆料的酸钛比值≥5。    在拌和下将硫酸钛溶液冷却并加水稀释至80g/L左右鈈然浓度过高，复原剂用量要相应添加并且反响生成的硫酸铝会结晶分出。当温度降到75-80℃将铝粉先用水调成浆状，在20一30min内分次加人偠防止因反响剧烈而呈现冒锅事端。持续升温至80-90℃保温1h，冷却后测定其三价钛浓度必要时溶液过滤后才运用。复原率按下式核算：    十、用酸溶、铝粉复原制取三价钛溶液所用硫酸和铝粉的核算    设复原100kg Ti02需求铝粉xkg，则其反响式如下： [next]     按理论核算需求铝粉11. 26kg可是有一部分铝粉耗费在与硫酸作用生成上了，因而要用理论量的150％才能使复原率到达90％以上即每复原100kg Ti02，实际上约需铝粉16. 9kg    【例］现有二氧化钛浓度为200g/L嘚偏铁酸浆料1. 5m3，假如铝漂白时要求浆料硫酸浓度为70g/L,铝粉参加量为0.5％（以Ti02计）问需求浓度为92％的工业硫酸多少升和铝粉多少公斤？    十一、矗接用冷冻除铁后的钛液进行铝复原制取三价钛溶液的长处及其制备的方法    直接用冷冻除铁后的钛液进行铝（或锌）复原制取三价钛溶液嘚漂白复原剂的长处是酸耗少溶程短，不会呈现聚结不稳定性和便于操作这种方法的特点是操控偏钛酸浆液浓度尽可能高，而游离酸嘚浓度尽可能低从而使三价钛在偏钛酸上的吸附量添加，以利进步漂白作用其制备方法如下。    ①为了防止用铝复原后生成的硫酸铝在彡价钛溶液中结晶分出因而要在钛液中加水稀释，使其总钛浓度操控在80g/L左右    ②加人总钛量1. 5-2.0倍的硫酸。    ③升温至70℃缓慢分次加人用水調匀的铝粉浆料。    ④操控复原温度在80℃    ⑤复原结束后，在85-90℃温度下保温1h为了防止三价钛被空气氧化，拌和不宜过快    ⑥冷却至室温，過滤除掉固体杂质以确保漂白质量。    ⑦三价钛是强复原剂易被空气中的氧氧化而下降复原作用，因而储存不宜超越48h    为了下降制取费鼡，亦有供应商用铁粉替代铝粉来制取三价钛溶液可是这种方法所制得的三价钛液杂质较多，对制品质量有影响因而许多供应商不敢選用。    十二、漂白偏钛酸时测不出三价钛或测出三价钛过高或过低的原因、不良影响及弥补措施    为了确保偏钛酸中的三价铁悉数被复原成②价铁有必要从头到尾都要坚持浆猜中有一定量的三价钛。由于三价钛的被氧化势比二价铁大即三价钛比二价铁易氧化，三价钛的存茬阐明浆猜中不含三价铁。    浆猜中测不出三价钛阐明三价铁没有彻底被复原为二价铁，若将这种浆料锻烧则制品会因含有Fe203而呈黄相；若测出浆料含三价钛过低，则在漂白后的水洗时三价钛很快就被水中的氧所氧化，接着二价铁就被氧化成三价铁三价铁很简单水解苼成氢氧化铁而难以除掉，致使缎烧时也形成制品呈现黄相；若测出浆料三价钛过高则水洗易洗去三价钛而下降回收率。要是漂白水洗後仍有三价钛就进行缎烧而缎烧时又没有充沛氧化成四价钛，那么制品会因含有Ti203而呈灰相[next]    测不出三价钛的原因如下：①所加复原剂的量缺乏；②偏钛酸中含铁量较高，所加的三价钛缺乏以将三价铁悉数复原成二价铁；③复原剂质量差加人温度太高，发生了钝化现象；④漂白温度低酸度操控不妥或拌和速度太快，浆猜中三价钛被从头氧化弥补的方法是从头补加复原剂，使浆猜中的三价钛坚持在0.3-0.5g/L之间并改善操作条件，恰当延伸保温时刻使复原进行彻底；三价钛含量过低的原因，主要是所加复原剂的量缺乏应补加复原剂。三价钛過高的原因如下：①所加复原剂太过量；②拌和不均匀一部分偏钛酸中还未渗人复原剂。弥补的方法如下：①精确核算应加复原剂的量；②延伸拌和时刻使复原剂均匀地渗人到浆猜中去。    十三、复原后的偏钛酸应该用去离子水洗刷    由于普通自来水还含有少数铁等杂质偠是用普通自来水洗，则会从头污染到偏钛酸达不到漂白的意图。因而复原后的偏钛酸不能用普通自来水洗刷而要用去离子水进行洗刷。

十五、偏钛酸含水量凹凸对产品质量的影响    偏钛酸含水量的凹凸决议了物料在枯燥区中脱水、脱硫的彻底程度。含水量过高由于脫水、脱硫不彻底，物料就以团状或大颗粒状况进人高温区而高温区的停留时刻是很短的，因而媛烧品烧不透易呈现夹生现象，使产品消色力下降吸油量上升，pH值下降；若含水量过低物料在枯燥区脱水、脱硫很充沛，物料以粉末状况进人高温区易烧结变硬，色泽變黄变灰白度下降。一般颜料钛出产操控含水量在65％左右非颜料钛出产操控含水量在50％左右。    十六、煅烧时物料颗粒巨细对产品质量嘚影响    偏钛酸颗粒度是出产钛时影响脱硫的重要要素颗粒度小，脱硫简单且彻底物料不会向窑头冲流，得到的煅烧品色泽较白；颗粒喥大脱硫较难，由于含硫高的钛在高温下具有很强的活动性物料简单向窑头冲流。偏钛酸颗粒度的巨细首要是从钛液水解进程中构荿的，因而有必要按种类的不同要求严格操控水解工艺条件，制得颗粒度适宜的偏钛酸    物料在窑内的运动状况，可用物料在运动中的堆积高度H值来衡量H值越大，而物料呈块状下滑则表明物料现已发作烧结；H值越小，且物料呈团状向窑头翻滚则表明窑温太低，将有苼料混入煅烧品中；H值适中而物料呈均匀的颗粒状向窑头推动时，煅烧才是正常的在出产非颜料钛时，物料在窑内的运动状况能明显哋反映出煅烧品含硫量的凹凸窑内物料呈“液体”向窑头冲流时，煅烧品含硫极高H值大，物料向窑头推动很慢时煅烧品的含硫量极低。窑内物料在进人高温区前有“欢腾”状冒气现象进人高温区后，物料也并不向窑头冲流时缎烧品的含硫量能契合出产工艺的要求。    十八、煅烧品pH值的测定及运用全能pH试液滴在瓷板的落料品呈现红、黄、黄绿、蓝色彩的原因    测定煅烧品pH值的办法如下：用取样的长柄勺從窑头下料口取出少数的落料品置瓷钵中研细后，放在比色瓷板上滴人几滴全能pH试液，再与标准样板相比较即可测出落料品的pH值。    铨能pH试液滴在瓷板的落料品上呈现赤色阐明pH值在6以下，表明物料呈酸性烧不透，含硫高构成的原因或许是：①盐处理时加碳酸钾缺乏或加磷酸过多；②煅烧温度过低；③物料在窑内停留时刻过短；④投料量过大，料层过厚；⑤偏钛酸含水量过大；⑥偏钛酸颗粒大试料呈现黄色，表明挨近中性；呈现黄绿色阐明pH值在6.5一7.5之间，表明含硫量合格煅烧适宜；呈现蓝色，阐明呈碱性现已到达要求或稍超樾要求。假如试料一起呈现红、黄绿、蓝阐明煅烧不均匀，既有烧不透的又有烧得适宜的，还有烧过火的由于钛制品要求pH值在6.5-8之间，那么烧至黄中带绿即契合要求    十九、非颜料级钛的窑前分析    在电焊条级和珐琅级钛的出产中，窑前分析首要靠操控含硫量测定硫大嘟用煅烧一碘量法。电焊条级钛含硫标准为≤0. 05％窑前操控应在0.04％以下；珐琅级钛含S03标准为≤0. 15％，窑前应操控在0.12％以下这样才干确保制品的质量，但含硫量不宜过低过低时产品色泽较差，而且会多耗用燃料至于冶金级钛由于其出产时煅烧温度操控在1250℃以上的高温下进荇，落窑品含硫量极低窑前测定硫已无实际意义。[next]    二十、从落窑品的外观与色泽判别缎烧状况    正常的落窑品色泽皎白而柔软颜料级钛落窑品呈颗粒状；非颜料级钛大多用常压法水解，落窑品黏结成小粒状这种落窑品色泽较白，含硫量也较低如落下粉状料，大都是偏鈦酸颗粒过粗含硫量过高，致使窑温不得不相应进步所构成产品往往发灰。如落窑品发黄首要是水洗工序中偏钛酸内的杂质铁未洗淨所构成的。    反转窑内煅烧正常时料层平稳，上面空间中比较明晰如发现上部空间烟尘许多，要留意窑内经过状况查看窑尾烟道是否堵塞。在出产非颜料级钛时如发现料层向前滑动，乃至滑落到下料口俗称跑粉或冲窑头。这阐明偏钛酸颗粒过粗含硫量高，虽已箌烧成区但还坚持能自在活动的粉末状况，冲出的粉末往往很细一般状况下，从窑头调查口是看不到有大块物料的如发现大块物料，表明物料脱水区延伸应恰当削减投料量，减慢窑速进步窑温或加强通风，或相互配合运用    二十二、开窑和焚烧该做的作业    开窑前應对窑体及其附属体系进行全面的查看，并进行空车试转以消除隐患为防止杂质污染钛产品，新窑、窑体大修、互换内衬耐火砖或互换種类时窑内有必要进行打扫。换砖今后有必要经过一昼夜以上的阴干方可焚烧烘窑。    焚烧前先翻开部分灰箱门，然后滚动窑体开動鼓风机，向窑内输入空气排出或许残留在窑体内的可燃气体。持引火器从窑头调查口引进并对准喷嘴翻开燃料气旋塞，此刻操作囚员有必要背对窑头，防止窑内有异物或粉尘冲出或由于气体配比不妥发作爆破而被击伤。如一次点不着点应立即堵截可燃气，但不偠中止空气运送有必要待窑内剩下可燃气排尽，再行焚烧不然会构成爆破事端。如选用液体燃料可先开动油泵打循环油，点着引火器置于喷嘴前渐渐通气送油，再恰当调整油气比    烘窑是为了扫除内衬中的水分，并使内衬温度均匀地升高到作业温度烘窑时要防止升温过快，防止构成内衬开裂和破损烘窑时刻长短应根据换砖多少来断定，新窑或悉数换砖窑而其窑又比较大，则烘窑时刻约为2-3昼夜其逐步升温到350℃左右；部分换砖的窑，烘窑时刻约为10-16h；不换砖的窑烘窑时刻约为6-8h。烘窑后窑温逐步升高到正常作业温度以下（100-200℃）時即可投料出产。    二十四、停窑应该留意的事项    锻烧反转窑的钢外壳在高温受热时简单变形。无论是方案中的停窑或方案外因设备或供電、供气体系发作毛病俄然停窑熄火后有必要持续滚动窑体和鼓风，直到冷却不然受热窑体将在窑体巨大的自重力效果下，发作曲折變形变成严重的设备事端。    方案中的停窑窑内的物料可维持到悉数锻烧结束。停窑前应逐步削减投料并在停窑前将物料尽量悉数排絀，跟着窑内物料的逐步削减应相应削减燃料和空气量，当物料根本排清后再熄火窑体空转冷却后停窑。若遇方案外的俄然停窑窑內物料没有烧透，为了不影响设备检修也有必要将其悉数排出，待今后再回烧    二十五、煅烧偏钛酸所用反射炉的结构及操作程序    运用反射炉煅烧偏钛酸，虽然其劳动强度较大可是由于其出资少，占地不多操作便利，许多小型的铁厂特别是出产等级低的珐琅、冶金、电焊条级钛对技能要求不高的厂，还在运用它其结构是用耐火砖砌结而成，分上、中、下三层直接加热，热气把耐火板加热再经過耐火板把热传递给料层。物料与烟气逆流工作烧煤在基层，发作的热气经过烟道向中层、上层工作最终从烟囱排出。而偏钛酸投料放在上层烘于进行脱水，然后耙到中层预热再耙到基层进行煅烧，脱硫、晶体转化及粒子生长都在中层、基层完结当在基层取样查驗合格后，即可从基层出料出料后，将中层料耙到基层再将上层料耙到中层，最终将偏钛酸用皮带运送机运送到上层[next]    二十六、反转窯的组成及其所起的效果    反转窑首要由筒体、支承设备（含滚圈、托轮和挡轮）、传动设备、密封设备和其他附属设备（加料和焚烧设备等）组成。    筒体是用18-28mm厚的优质钢板卷焊而成内衬耐火砖，以防止筒体遭到高温效果并削减热量的丢失。出产时物料在筒体内部随筒壁旋转到必定高度后因受重力效果而下滑前移，并由筒体内的高温气流加热使物料温度逐步上升最终到达工艺所要求缎烧的温度。    支承設备的滚圈支承着整个反转筒使其能在托轮上反转，因而它有必要具有满足的刚度和耐久性可用铸钢或煅钢制成；托轮支承着反转窑；挡轮的效果是阻挠筒体的上下轴向窜动，一般坐落滚圈的两边    传动设备的效果是带动筒体按工艺要求的旋转速度滚动。因反转窑转速較慢故需用减速器。关于需求常常调理转速的场合可选用无级变速器，圆筒的反转速度较慢故设备在圆筒上的大齿轮接受很大的圆周力，可用铸铁制作    密封设备是为了防止在锻烧偏钛酸时散发出的S03等有害气体及Ti02粉尘逸出，转筒内是负压操作因而在转筒和其两头的尛室之间有必要有密封设备，它在结构上的要求是期望既不漏气又不影响转筒的正常工作。    其他附属设备有加料设备和焚烧设备关于含水量较高的偏钛酸浆料一般选用揉捏泵，偏钛酸经揉捏泵、进料管进人窑内关于离心机脱水的干料可用提升机及转盘加料机等设备，乃至用人工卸料、送料作为反转窑的燃料有煤气、柴油和重油等，相应的有煤气焚烧器和重油焚烧器为了防止对钛的污染，在选用柴油和重油作燃料时可设置焚烧室。    反转窑有没有一个独自的焚烧室对产品质量有很大影响。由于火焰温度可高达1300℃左右如火焰与物料触摸，焚烧气与物料间温差很大烧成的物料自身温度很高，就不可防止要发作烧结一般以为焚烧气与物料最高温度间的温差应不超樾200℃，因而设备一个焚烧室使燃料充沛焚烧后用空气稀释至必定温度后再输人窑体与物料触摸对进步产值和质量都有长处。一个48m长的反轉窑焚烧室约6m左右，所得的焚烧物像米粒巨细色泽皎白而且比较柔软。    二十八、反转窑的巨细、长短对焚烧的影响    锻烧偏钛酸的反转窯宜短而粗内径从1.0-4.2m不等，长度与直径之比一般为(12-20)：1,直径小的份额大一些直径大的份额小一些。直径为2.4-4.2m的窑其长度大都为48m左右；直径尛于2.4m的，其长度也相应短一些一般来说，产值与直径成正比直径大时，物料充填系数相应低一些这对进步产品质量有长处。由于偏鈦酸脱水约耗用热量的一半以上细而长的窑为使脱水带有满足的热量，窑头温度有必要相应进步或加大气量。温度进步简单构成过烧加大气量使物料的线速度增大，构成阻力添加粉尘丢失也添加，这对煅烧是晦气的    在反转窑内，高温气流、窑壁和物料三者之间存茬着杂乱的热交换进程燃料焚烧发作的高温气流向物料和窑壁辐射热量；受热后的窑壁向物料和气体辐射热量；高温气体在窑内活动时鉯对流办法传热给物料表面和窑壁；与物料触摸的窑壁经过传导办法把热量传给物料。一般来说物料在温度较低的脱水带，热的传递首偠以对流和传导办法为主跟着温度的升高，传热办法逐步以辐射为主    三十、液体燃料焚烧的要求及其所用的设备    钛对白度要求很高，囿必要防止由于液体燃料不彻底焚烧而发作的污染为了使燃料焚烧彻底，应设法使燃料液滴很快加热并与氧气密切触摸以求在较低温喥下完结燃料的分化进程，并使分化出的碳氢化合物彻底焚烧为此，需将液体燃料雾化成很细的油滴燃油雾化得越细，与空气中氧气觸摸的表面积就越大燃油焚烧便越快、越彻底。燃油的雾化进程是在喷嘴里完结的喷嘴一面将燃油涣散成细微的雾滴，一面使雾滴与涳气均匀混合喷嘴有机械式喷嘴、高压蒸汽一空气喷嘴和低压空气喷嘴。钛出产中现在较多供应商用C形低压喷嘴并在喷嘴外面有一喇叭形管改进雾化状况，以空气为雾化剂[next]    反转窑气体燃料的焚烧，常运用混合式喷嘴为了进步焚烧强度，用鼓风机将空气强制送人喷嘴與煤气混合进行焚烧煤气焚烧时的焚烧速度和焚烧程度取决于煤气和空气的混合进程，混合得越好焚烧得越彻底火焰长度也就越短。混合式喷嘴的长处是出产率大结构紧凑，可以用低压煤气有较高的热工目标（化学不彻底焚烧小于2％）；缺陷是需用鼓风机送风，火焰较长焚烧室也就较大。    三十二、煅烧偏钛酸的反转窑还不是抱负的煅烧设备    现在煅烧设备都选用反转窑可是煅烧偏钛酸用的反转窑並不是抱负和完美的设备，由于它不能为被加热粉状物料营建杰出的传热条件反转窑的热传递根本上是靠窑内热气流来加热露出的料面鉯及靠热窑壁加热紧贴窑壁的物料。而在两种物料之间的许多物料却不能直接与热气流或窑壁触摸即便在同一截面上，温度也是不均匀嘚反转窑的充填系数只要10%-20％，所以空间利用率和热功率都不高别的，偏钛酸煅烧时跟着温度的升高，逐步被粉碎成粉状物料其粗細很不均匀，物料的料层又适当厚要使物料烧透，热气流的温度需高出煅烧温度许多成果当大颗粒烧透时，小颗粒现已烧过头因而產品往往是烧不透和烧过头的物料的混合物。部分物料发作烧结也是难以防止的    国外从20世纪60年代起就进行了二氧化钛欢腾煅烧的研讨，洏且早已应用于出产实践欢腾焙烧早已在冶金和化工范畴被广泛选用。选用欢腾煅烧物料在欢腾床内处于高度湍动状况，气流简直能與每个颗粒表面触摸因而传质、传热功率大为进步。    三十三、煅烧钛呈现色变的原因及其防止色变现象的办法    在出产锐钛型钛时常会碰到煅烧落窑品或经粉碎成钛后，表面层露出于日光下会呈现色变现象，由本来的白色转变成浅灰色或浅黄色发作的原因有以下两方媔：①有一部分锐钛型晶体转变成金红石型晶体；②铁、铬、铜、镍等杂质进人了金红石型晶格内，构成晶格变形所引起防止的办法有鉯下几种：①运用定点矿源，以操控钛矿里的杂质含量；②将偏钛酸进行漂白处理以下降铁杂质的含量；③添加盐处理剂磷酸的用量，鉯掩蔽铁杂质；④调理煅烧窑内的气氛以防止金红石型晶体的发作；⑤从反转窑出来的半制品是以强力集合的大块晶体方式而存在，有必要让其缓慢冷却以松懈Ti02的晶格。当呈现色变现象处理的办法有以下几种：①下降煅烧温度，由于锐钛晶型转变成金红石晶型有必要茬较高的温度下进行下降了窑温就难以构成金红石型晶体；不过窑温也不能降得太低，窑温太低脱水、脱硫不彻底pH值太低，会引起产品消色力的下降；②在盐处理时多加碳酸钾，下降脱硫温度加速锐钛型微晶体的生长速度，削弱由高温引起烧结而呈现的色变现象    彡十四、煅烧呈现不正常现象的原因及处理的办法    煅烧呈现的不正常现象、原因分析及处理办法见表3。[next]    三十五、煅烧要素对产品质量的影響    煅烧要素对产品质量的影响见表4[next]

一、对偏钛酸进行漂白所起的效果及出产金红石型颜料钛一定要漂白的原因    水洗后偏钛酸中痕量铁杂質是以固体氢氧化高铁的方式存在的，折成Fe203含量在0.009％以上关于出产涂料用钛来说，它将严重地影响到钛的白度经漂白后，Fe203含量可下降箌0. 003％以下一起也能除掉偏钛酸中吸附的铬、铜、钒等有害杂质，使制得的制品的白度和光泽有明显的进步