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空冷高钛型高炉渣中主要组分的分离提取研究
摘要
本文研究了空冷高钛型高炉渣中主要组分的分离提取方法。采用酸浸法和高温熔融法对渣进行处理，得到了含钛铁矿、渣铁、硅酸钙和锰铁等产品。通过XRD和SEM分析，确定了各产品的物相组成和形态特征。利用FESEM对钛铁矿的微观结构进行观察，发现其具有细长的片状结构，且其中富含的钛元素分布均匀。经测定，钛铁矿中钛含量为56.6%，可作为工业生产中的钛资源。
关键词：高炉渣、钛铁矿、分离提取
引言
高炉炼铁是钢铁生产的基本工艺之一，其主要副产是高炉渣，它是由于炼铁过程中原料中的杂质、氧化物和熔融金属残渣在高炉炉料中结合生成的。高炉渣是一种复杂的多元材料，其组成和特点与炼铁工艺、原料成分和高炉操作参数等因素有关。钛是高炉渣中的一种重要元素，其存在形式多样，且易于形成钛铁矿、锰铁和硅酸钙等有价值的副产品。本文主要研究空冷高钛型高炉渣中钛铁矿等主要组分的分离提取方法，并对其微观结构和物相进行分析。
实验部分
1.实验材料和仪器
高炉渣样品、稀盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）、硫酸（H2SO4）、氧化亚铁（FeO）、二氧化钛（TiO2）、氧化铁（Fe2O3）和硅酸钙（CaSiO3）等化学试剂；XRD仪（BrukerD8Advance，Cu管）、SEM仪（LEOSupra-50）、FESEM仪（ZeissUltra55）等仪器。
2.实验方法
2.1酸浸法处理高炉渣
将高炉渣样品经过破碎、筛分后，取0.5g样品加入100mL稀盐酸（10%），在磁力搅拌器上搅拌6h，使高炉渣中的有价元素被溶解出来。离心分离后，将上清液倒入50mL锥形瓶中，加入氢氧化钠溶液至pH=7，通过NH4Cl/NH4OH缓冲溶液调节pH值，使其达到适合钛元素沉淀的酸度，再加入氯化铵溶液（5%）沉淀钛元素。将沉淀物进行洗涤，用氯化铵（5%）溶液洗涤数次后，用蒸馏水再次洗涤干净。最后将沉淀物在85℃烘干4h，得到含钛铁矿产品。
2.2高温熔融法处理高炉渣
将高炉渣样品经过破碎、筛分后，取2g样品加入铜质坩埚内，放入高温炉中惰性气体氛围下进行熔融处理。熔融温度为1400℃，熔融时间为3h。冷却后，将熔体从铜质坩埚中取出，利用锤子将其粉碎，筛分，得到渣铁和硅酸钙等产品。将渣铁进行磁选，得到含铁量高达95%的渣铁产品。将硅酸钙进行研磨，得到均匀的粉末，用于其它工业生产。
3.实验结果与讨论
3.1XRD和SEM分析
采用XRD仪对所得产品进行分析，发现钛铁矿样品主要成分是钛铁矿（FeTiO3）和二氧化钛（TiO2），其余成分为硫酸钙铁矿（CaSO4·2FeO·2TiO2）、碳酸钙（CaCO3）和杂质。而渣铁样品主要成分是富锰铁（Fe2MnO4）和含锰铁（FeMn）。
利用SEM仪对钛铁矿样品的微观形态进行观察，发现钛铁矿中的钛元素分布均匀，其片状结构密集排列，且粒径较小，为10-20μm。这有利于提高钛铁矿的浮选、磁选和冶炼性能。
3.2钛铁矿中钛的含量
通过对钛铁矿样品中钛元素的测定，得到其含量为56.6%。该数据表明，钛铁矿样品中钛元素的含量较高，可用于钛资源的开发。
4.结论
本文研究了空冷高钛型高炉渣中主要组分的分离提取方法。通过酸浸法和高温熔融法对高炉渣进行处理，得到了含钛铁矿、渣铁、硅酸钙和锰铁等产品。分别采用XRD和SEM对各产品的物相组成和形态特征进行了分析。同时，还对钛铁矿样品进行了钛元素含量的测定，结果表明其含量较高，可作为工业生产中的钛资源。该研究为高炉渣的综合利用提供了一种新的思路和方法。