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。钛中杂质的存在，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出机械功能，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和氟化物氟化体在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。是钛的最强熔剂。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，仅在高温下熔融的氟化物与钛发作显着反响。Ti＋4HF＝TiF4＋2H2＋135.0千卡   （1） 2Ti＋6HF＝2TiF4＋3H2   （2） HCl和氯化物氯化体能腐蚀金属钛，枯燥的氯化氢在>300℃时与钛反响生成TiCl4，见 式(3)；浓度＜5%的 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有很好的安稳性。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%的浓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℃时反响产品主要为TiS，1200℃时为Ti2S3。Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2    (5)2Ti＋3H2SO4＝Ti2(SO4)3＋H2    (6)2Ti＋6H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3SO2＋6H2O＋202千卡    (7) Ti＋H2S＝TiS＋H2＋70千卡   (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，可是表面粗糙，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。 3Ti＋4HNO3＋4H2O＝3H4TiO4＋4NO       (9) 3Ti＋4HNO3＋H2O＝3H2TiO3＋4NO         (10)Ti＋8HNO3＝Ti(NO3)4＋4NO2＋4H2O        (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界中是适当安稳的，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。特别是一些空隙杂质，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，但温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，因而必须在真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%，并可节省相应的储运、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%，但反响时硫酸浓度较高；     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%、节油或燃气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；     f.反响生成的钛液稳定性好，晶种增加量也较少；     g.废酸，废水、废渣排放量以每吨钛计比普通钛铁矿酸解工艺要少得多，三废管理的费用相对少。      因为酸溶性钛渣在高温冶炼时要参加复原剂(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参加少数的氧化剂。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，反响时的硫酸浓度要求较高(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、投矿和拌和的进程，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，此刻压缩空气量可降至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,所得钛液的相对密度为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。

作为锂离子电池负极材料-钛酸锂，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。此外，它还能够用作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。因为钛酸锂的高安全性、高稳定性、长寿命和绿色环保的特色。组成正极：磷酸铁锂、锰酸锂或三元材料、镍锰酸锂。负极：钛酸锂材料。电解液：以碳作负极的锂电池电解液。电池壳：以碳作负极的锂电池壳。优势选用电动车辆替代燃油车辆是处理城市环境污染的最佳挑选，其间锂离子动力电池引起了研究者的广泛重视.为了满意电动车辆对车载铿离子动力电池的要求，研发安全性高、倍率功能好且长寿命的负极材料是其热门和难点。现在，商业化的锂离子电池负极首要选用碳材料，但以碳做负极的锂电池在应用上仍存在一些坏处：1、过充电时易分出锂枝晶，构成电池短路，影响锂电池的安全功能;2、易构成SEI膜而导致初次充放电功率较低，不可逆容量较大;3、即碳材料的渠道电压较低(接近于金属锂)，并且简单引起电解液的分化,然后带来安全隐患。4、在锂离子嵌入、脱出过程中体积改变较大，循环稳定性差。与碳材料比较，尖晶石型的Li4Ti5012具有显着的优点：1、它为零应变材料，循环功能好;2、放电电压平稳，并且电解液不致发作分化，进步锂电池安全功能;3、与炭负极材料比较，钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2 *10-8cm2/s)，可高倍率充放电等。4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高，不易发生锂晶枝，为保证锂电池的安全供给了根底。

钛是现代工业的重要金属原料。 钛产品主要有金属钛（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，广泛应用于航空和航天、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。

A  赤铁矿法除铁原理    a  赤铁矿的结构及热力学稳定性    天然赤铁矿（Fe203）含铁70%，有时含钛和镁，呈类质同象，在隐晶质的成分中常存在Si02和Al203的机械混合物。三方晶系，晶格常数为a＝0.504nm, c＝1.377nm。结构属刚玉型。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、具有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示。在200℃时即便溶液酸度较高Fe203也能大部分沉积分出。 [next]     b  三价铁的高温水解    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。下图左示出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，即便硫酸浓度高达100g/dm3，溶液中的残留铁仍可降到5～6g/dm3。      湿法冶金处理的溶液常含有多种金属硫酸盐。为了从浸出液顶用赤铁矿法除铁，应了解其他硫酸盐的影响。温度高于150`C，Fe3+硫酸盐水解随酸度改动具有不同的反响进程。低酸度时：                              Fe2（S04）3＋3H20 ==== Fe203＋3H2S04高酸度时：                             Fe2（S04）3＋2H20 ==== 2FeOHSO4＋H2S04    三价铁氧化物沉积所需的酸度随铜、锌、镁硫酸盐的参加而增高。这是因为硫酸根作为系统硫酸的缓冲剂，即SO42-可与溶液中的H+结合，而降低了硫酸的活度。[next]    硫酸锌是Fe3+沉积时最重要的共存硫酸盐。 硫酸锌的存在， 使得沉积酸度增高，如在200℃时当存在100g/dm3锌时，单纯硫酸铁的酸度由上限63.7g/dm3移向106g/dm3。镁盐和铜盐与锌盐的影响规则相同。    B  赤铁矿在锌湿法冶金中的使用    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办法之一。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厂建于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义。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这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。 [next]     饭岛冶炼厂工艺流程如上图示，分4步处理：    （1)用废电解液和二氧化硫浸出；    （2)用沉积别离铜和其他杂质；    （3)用碳酸钙中和游离硫酸和除稼、锗、砷等杂质；    （4)用氧气氧化二价铁离子成为Fe203。    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的用量可按氧化复原电位计算出来。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等有害杂质沉积。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，坚持压力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。因为在冲刷和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。赤铁矿沉积时，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为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年西德达特伦电锌厂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压力下吹入氧气，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铁，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)用钾还原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铁。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℃。密度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℃。锆与硅生成多种硅化锆。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，锆是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和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。理论成分为：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。工业斜锆石含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，先通过低温预中和调整溶液的组成，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。预中和既可采用焙砂，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；下图右表示用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、铜等有价金属的损失。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。生产流程如下图所示。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 不同铁矾法金属回收率元素金属回收率/%常规黄铁矾法低污染黄铁矾法Zn94～9798～99Cd94～9798～99Pb～75>95Ag～75>95Au～75>95Cu～90>95表二 不同铁矾渣组成元素常规黄铁矾法低污染黄铁矾法Fe25%～30%32.40%Zn2～60.25Cd0.05～0.20.001Pb0.2～2.00.05Ag10～15g/t4g/tAu0.6g/tCo0.01%0.00%Cu0.1～0.30.016[next]    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钾铁矾法的研究，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。

在电炉熔炼的1600~1800℃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。钛渣熔体在空气中冷却时，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化物最易溶于硫酸，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，以使钛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，进步钛渣的复原度，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%进入硅酸盐相，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。这两种氧化物增加了钛渣与硫酸的反响热，反响式如下：                             FeO+H2SO4===FeSO4+H2O+113.4kJ/mol                             MgO+H2SO4===MgSO4+H2O+163.8kJ/mol     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重要热量来历，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出酸溶性好的钛渣。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。

钛酸锂特点和性质

c  转化法除铁及其使用    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〕系生成混合型黄铁矾的安稳曲线。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远近。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价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。但因为当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，构成有价金属的丢失。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、铁制品以及渣的固化，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。浸出时，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%的可溶性银与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度添加而添加。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。    向热力学稳定相搬运的相变都将下降整个系统的自由能。新相的生成，使系统的相数由一相变为两相。一方面部分原子由高的自由能（旧相）向低的自由能（新相）改变，下降系统内部自由能；但另一方面，新相表面的构成，又需求能量，然后添加系统的自由能。因而新相（如黄铁矾结晶）构成时自由能的改变可用下式标明：                                     △F = -V△fvSσ 式中    V——结晶新相的体积；      △fv——单位体积中旧相、新相间自由能之差，△fv = F液-F固；        S——新相的表面积；        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。    假定新相为球形，上式可改写成：                                            4                                   △F = - ——  πr3n△fv + 4πr2nσ                                                                   3式中   r——球形晶粒的半径；       n——新相生成的颗粒数。    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，状况相反；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由能下降；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。下图右标明外加晶种能够大大加速沉矾速度。   [next]     f  黄铁矾沉积进程中其他离子的行为    黄铁矾法除铁首要用于湿法炼锌，因而锌对沉积的影响是首先要考虑的要素。调查锌的影响时发现，即便溶液中含有100g/dm3的Zn2+，沉积由结晶向无定形改变的临界pH值也简直不变，即不加Zn2+，临界pHJA为：                               pHJA = 0.211lg[Fe3+]+1.84而参加100g/dm3的Zn2+（ZnSO4参加）后：                             pHJA ＝ 0.21log[ Fe3+］＋1.80    标明在沉矾进程中，锌能够看作是一种慵懒物质。但工业上，要考虑的是假如锌浓度过高，溶液黏度增高，对操作晦气。    B  黄铁矾法在锌冶炼中的运用    a  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。    澳大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的废电解液）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 )/dm3），随后将25%的参加溶液。在加焙砂一起，在pH＝1.3～1.7中坚持4.5h，生成黄铁矾，以除掉大部分铁。 [next]     挪威锌公司把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而发生一种中性溶液。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，因而有必要参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、铁溶液中的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。流程中的要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钠，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。铁以黄铁矾沉积时，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。    柳州有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出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，广泛选用惯例黄铁矾法除铁，但铁矾渣中仍丢失了一些有价金属。

A  黄铁矾法除铁原理    a  黄铁矾沉淀组成及热力学稳定性    黄铁矾的分子式通常可以写成A20·3Fe203·4S03·6H20或AFe3（S04）2（OH)6，或A2[ Fe6( SO4）4（OH）12，式中A代表一价阳离子，即可以是K+、Na+、NH4+、Rb+、Ag+、—Pb2+或H3+O等，例如：    黄钾铁矾：KFe3（S04）2（OH）6,其化学组成：K20 9.41%，Fe203 47.83%，S03 31.97%，H20 10.79%。黄钠铁矾：NaFe3（S04）2（OH）6，其化学组成：Na20 6.4%；Fe203 49.42%；S03 33.04%，H20 11.14%。黄铵铁矾：NH4 Fe3（S04）2（OH）6，其化学组成：（NH4）2O 5.43%，Fe203 49.93%，S03 33.37％，H20 11．27％。    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成，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缘故。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。按照平衡固相来分类，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。在这个区域内，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-S03二元系边线相交，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铸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的混合物。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铁碱式盐（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：    3Fe2（S04）3＋6H2O ==== 6Fe(OH)S04＋3H2S04    4Fe（OH）S04＋4H20 ==== 2Fe2（OH) 4 S04＋2H2S04    2Fe（OH）S04＋2Fe2（OH）4S04＋2NH40H ====（NH4）2 Fe6（S04）4（OH）12    2Fe（OH）S04＋2Fe2（OH）4S04＋Na2S04＋2H20 ==== Na2Fe6（S04）4（OH）12＋H2SO4    2Fe（OH）S04＋2Fe2（OH）4S04＋4H20 ====（H30）2 Fe6（S04）4（OH）12    黄铁矾形成时，有硫酸产生。必须将酸中和，反应才能继续进行。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）2S04，NH4HC03,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必须等于或大于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  溶液酸度对沉淀的影响    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。沉淀母液中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矾稳定存在的区域。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 mol/dm3，黄铁矾即可以稳定存在。下图示出了电位与pH值关系图。表明黄铁矾在pH =0.5 ～2.5范围内是稳定的。[next]        d  反应温度对沉淀的影响    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范围内，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℃，温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。

A  针铁矿法除铁原理    a  针铁矿的结构及热力学安稳性    针铁矿是含水氧化铁的首要矿藏之一，常称为α型-水氧化铁，它的组成为α - Fe203·H20或Fe00H，与纤铁矿（γ-Fe00H）是同质多象变体。    从近代化学观念看，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，坐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，并构成共价键。    氧化-复原电位和pH是操控铁在水溶液中行为的两个重要因素。氧化环境促进铁沉积，复原环境促进铁溶解。酸性条件一般有利于铁溶解，碱性条件则促进铁沉积。针铁矿在水溶液中的化学反响通式为：                      Fe00H＋（3-n) H+ ==== Fe(OH)n（3-n)+＋(2-n) H20    假定固相和水的活度都等于1，则平衡常数K0＝αFe(OH)n(3-n）+ /αH+（3-n)，（其间n＝0，1，2，3，4)。所以：                              lgαFe(OH)n（3-n)+  = lgK0 - (3 - n)pH    下表列出了针铁矿有关反响的平衡常数值。可见随水溶液酸度下降，溶液中Fe3+离子含量明显下降，即1gK0值减小。针铁矿溶解反响的有关参数反响Lg αFe（III）Lg αFe（III）LgK0298LgK0368LgK0413PHFeOOH+3H+ === Fe3++2H2OLgK0-3pH-33.961.15-0.63FeOOH+2H+ === FeOH2++H2OLgK0-2pH-20.94-0.51-1.44FeOOH+H+ === Fe（OH）2+LgK0-pH-1-2.38-2.9-3.24FeOOH+H2O === Fe（OH）3LgK00-6.53-5.36-4.61FeOOH+ 2H2O === Fe（OH）4-+H+LgK0-pH1-18.72-18.556-18.45FeOOH+4H+ == Fe2（OH）24++2H2O1 LgK0-2pH -15.581.21-1.6  2[next]     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，实线则标明固相线。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 mol/dm3时，对针铁矿溶解度的影响不大。    b  高价铁离子复原    从含铁水溶液中除掉Fe3+的多少视沉积物的溶解度而定。沉积物存在形状及转化进程可暗示如下：    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分配。“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℃下完结转化约需一天。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，取得纯洁的易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 %，Cd 90%在85 ℃下浸出6h，所得浸液含Zn60g/dm3，Fe3+25g/dm3，H2SO4 50g/dm3及Cu,Cd,As,Ga,Ni,Co等。选用针铁矿法除铁，为使沉积液中Fe3+始终保持小于1 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，随针铁矿渣丢失的锌约1.4%～2.8%，所得针铁矿渣组成为：Fe 41.35％，Zn 8.5％，Pb 2.2%，Ag 0.0119%，Cd 0.05%，Cu 0.5%，As 0.54%，Sb 0. 067%，Sn0.06%，Co 0.0118%，Ni 0.0101％，K 0.17%，Na 0.07％。    比利时霍博肯一奥维尔佩特冶金公司奥维尔佩特厂是1974年5月投产的年产100 kt锌的湿法炼锌厂（1985年达120 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。经两次浸出后得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 ～60g/dm3，用焙砂中和至含酸3～5 g/dm3。针铁矿沉积是在90℃和pH值为3下进行，空气作氧化剂，针铁矿渣成分见下表。[next]浸出残渣的典型分析元素Pb/Ag残渣S残渣针铁矿渣Zn1.5～3.08～55～9Fe3～57～840～42Pb25～30　　Ag0.1～0.15　　SiO210～14　2CaO2～6　0.7总S15～20504元素S　0～35　     因为老山公司拟定的“V. M”法存在着复原、氧化两道工序，操作上较费事。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。现在，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，应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。    参考文献：    1 马荣骏，《湿法冶金》1997年，No.1：59～61。

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属锂的电位很挨近，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、安全可靠的新式负极材料，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、金属元素掺杂、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为质料，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、电化学功能优秀的纳米管、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了改进。 Chen等经过水热反响法，运用CTAB作为模板，以水溶性的钛的复合物[NH4+]4、[H+]2、[Ti4(C2H2O3)4(C2H3O3)2(O2)4O2]6-作为钛的前驱体，制备了层状介孔网状结构Li4Ti5O12。 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50~100nm。XRD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进行热分化，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温焙烧。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和沥青作为质料，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。 金属元素掺杂 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 Chen等用Mg2+一部分替代制备了Li4-xMgxTi5O12尖晶石型材料。XRD图谱显现Mg2+进入了四面体8a和八面体16c方位。 (2) Ti位掺杂 Yi 等选用固相组成法制备了Mo6+掺杂的Li4Ti5-xMoxO12(0≤x≤0.2)材料，进行了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进程和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前驱体比较，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 Yan等经过把不同量的纳米一SnO2装载在Li4Ti5O12上，得到了电化学功能优异的复合材料Li4Ti5O12-SnO2。 阴离子掺杂 Qi等经过固相反响法组成了Br掺杂的尖晶石型Li4Ti5O12-xBrx(0≤x≤3)材料，研讨了Li4Ti5O12-xBrx(x=0,0.05,0.2,0.3)材料的结构和电化学特性。 复合改性 纳米化和碳包覆掺杂 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连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、阴离子掺杂以及复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，还有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，进步了材料的电子电导率，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，但是掺杂量过多，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，并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-却下降了可逆容量和循环稳定性。

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十分重要的因素，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结果：　　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反应生成铁铝酸半钙（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　　试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。铁矿粉的取样采取“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。将干燥后的铁矿粉磨制成小于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结法试验装置。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型温度程序控制仪、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　　试验采用微型烧结法、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，在显微镜下观察各试样中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℃，试验用原料的化学成分见表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 试验用原料的化学成分%矿石代号TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3SP烧损A67.720.220.580.0180.020.740.0030.0481.61B68.70.261.050.110.060.340.0030.0180.44C670.261.40.320.0731.30.0180.0461.18D66.020.293.360.310.0430.710.010.0261.18E63.460.153.030.0310.041.970.0050.0783.79F64.90.773.150.040.061.830.0080.072.55G57.950.94.150.0110.081.120.0080.0411.61H56.91.165.340.410.192.360.0060.03910.32I56.91.165.340.410.192.360.0060.03910.32J62.460.222.440.0310.0341.70.0020.0725.51[next]表2 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，烧损比较高，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，同时铁矿物离子也易于扩散，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，有利于铁酸钙的生成。（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，而这三种矿皆为赤铁矿，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，从而有利于铁酸钙的生成。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，从而会加速磁铁矿和赤铁矿的分解，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，因而生成的铁酸钙含量最少。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钙的生成。    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，还受铁矿石的自身性质，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　铁矿石的铁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铁矿粉，可以提高烧结矿强度和还原度。

一、铁尾矿的性质     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。主要成分为石英，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的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。     表1 铁尾矿的化学成分（%）        由表l可见，唐山地区铁尾矿中除了Al2O3偏低外．其它成分均符合要求。经过适当调整其成分，完全可用于建筑材料。    二、铁尾矿利用的可行性    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强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，加上水化反应，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。    同时硅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，但在碱性水环境中，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。由于其较高的熔点，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，研制出镁质水泥和水泥制品。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％的硅藻土混合，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。     无水或贫水的尾矿矿物，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化合成。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。目前铁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，高沸点杂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。    SiC14-TiC14相图和VOC13-TiC14相图别离如图1,图2所示。    （二）杂质在四氛化钛中的溶解度[next]    1.气体杂质的溶解度    大部分气体杂质的TiCl4中的溶解度都不大，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，在受热后放出，易对设备发生腐蚀。    在TiCl4中的溶解度见表7。表7  在0.1MP 压力下在TiCl4中的溶解度温度/℃020406080100136溶解度/%11.57.64.12.41.81.10.03     2.液体杂质的溶解度    TiC14中液体杂质SiC14, CC14. VOC13. CS2, SOC12,CH2CICOC1, 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在氯化法钛白出产时，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：含有微细粒铁、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 的含量分别由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的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成无色通明的液体，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杂质，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，所以有害杂质有必要除掉。    粗TiC14液中杂质的分类及特征见表2。    关于氯化法钛白来讲，精制工序最主要的使命是除掉溶于TiC14之中的VOC13、VCl4，使之到达    VOC13的蒸气压(p)随温度的升高而增大，可按下面的经历式核算：                lgp＝-2.5×105T-1＋1.02×103    蒸气压的核算值和实测值见表4。粗TiC14和杂质氯化物蒸气压与温度的联系见表5。

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艺流程。 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中的磁铁、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矿工艺路线。 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。脉石矿物主要有辉石、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、平行连晶结构、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、磁铁矿矿石、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、磷的综合回收 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。依据试验确定的工艺流程，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。浮选药剂制度简单，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，是合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%）采用化工、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。第二部分（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质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、无碱浮选，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：尾矿水中的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  尾矿水水质主要分析结果（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，综合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，主要和硫铁矿共生在一起。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，中矿顺序返回（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 0.3691%、S有效39.31%，尾矿品位Co 0.0051%、S有效0.053%；精矿产率按Co计算0.60%、按S有效计算0.37%；Co回收率30.34%、S有效回收率72.72%。五、结论 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，减少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；符合国家资源与环境及循环经济政策。 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。对资源综合回收利用，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的重要药剂。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，将得到的浸出液中的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。本实验采用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和操作条件。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。     一、实验部分     铁矿石取自湘潭某钢铁厂，经分析，其化学组成为：TFe 63.3％，FeO 0.25％，Fe2O389.94％，Al2O3 2.08％，SiO2 4.16％，CaO0.4％，其它3.17％。     主要仪器。DBJ一621型六联定时变速搅拌器；CS－501SP型超级数量恒温器；马弗炉。     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＋浓度；以磺基水杨酸为指示剂，EDTA络合滴定法测出Fe3＋浓度。     二、结果与讨论     （一）煅烧温度对铁浸出率的影响 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化不明显。故较佳煅烧温度为800℃。 表1  煅烧温度对铁浸出率的影响煅烧温度/℃600700800900铁浸出率/%53.169.279.580.3     （二）锻烧时间对铁浸出率的影响     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，结果如表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  煅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     （三）硫酸浓度对铁浸出率的影响     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的影响，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过高，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  硫酸浓度对铁浸出率的影响硫酸浓度/（mol/L）3456铁浸出率/%44.870.679.578.2     （四）酸浸时间对铁浸出率的影响     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，因而铁浸出率提高，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。故将铁矿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（硫酸与铁矿石质量比）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    在带有拌和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），然后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。    2.复原    按Ti02计加人0.4％-1.0％的三价钛溶液作复原剂，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℃以下，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，因而漂白时，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过滤，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，直到偏钛酸中Fe203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。在加人剩下偏钛酸时，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，已含有三价钛漂白的成分，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，不用独自添加三价钛的制备锅。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水的氧氧化为硫酸铁，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为硫酸铁，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，恰当地在洗刷水中加人少数硫酸，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。由此可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、铝复原制取三价钛溶液的方法如下：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，这个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，也存在胶溶性偏钛酸微粒。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稳定性，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，不然浓度过高，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，要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的偏铁酸浆料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？    解：需求的工业硫酸为：                    70×1000×1．5＝105（kg)    需求92％的工业硫酸为：                  105÷92％＝114．13（kg)    需求工业硫酸的容积为：                      114.13÷1．824＝62. 57（L)    需求铝粉为：              200×1000×1．5×0.5％＝1．5（kg)    因而，需求92％工业硫酸62. 57L和铝粉1. 5kg。    十一、直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的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，而游离酸的浓度尽可能低，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三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℃，缓慢分次加人用水调匀的铝粉浆料。    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，过滤除掉固体杂质，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。    为了下降制取费用，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选用。    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二价铁，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，三价钛的存在，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，三价铁很简单水解生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。要是漂白水洗后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。三价钛过高的原因如下：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。要是用普通自来水洗，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，由于脱水、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，色泽变黄变灰，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的影响    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；颗粒度大，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成的，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。    十七、煅烧时物料在窑内运动的正常状况    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，将有生料混入煅烧品中；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地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：用取样的长柄勺从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。    全能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越要求。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。测定硫大都用煅烧一碘量法。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℃以上的高温下进行，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，大都是偏钛酸颗粒过粗，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净所构成的。    二十一、从调查窑内状况判别煅烧好坏    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，虽已到烧成区，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    开窑前应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种类时，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，开动鼓风机，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，操作人员有必要背对窑头，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，但不要中止空气运送，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。    二＋三、反转窑在投料前要进行烘窑    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℃）时即可投料出产。    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电、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，发作曲折变形，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出，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，窑内物料没有烧透，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，再经过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。当在基层取样查验合格后，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、反转窑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。    支承设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。因反转窑转速较慢，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小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。    二十七、在反转窑窑头设置焚烧室的效果    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越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长的反转窑，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    锻烧偏钛酸的反转窑宜短而粗，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；直径小于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。由于偏钛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。    二十九、燃料焚烧发作热量的传递    在反转窑内，高温气流、窑壁和物料三者之间存在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以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，热的传递首要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，有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，以求在较低温度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，与空气中氧气触摸的表面积就越大，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，一面使雾滴与空气均匀混合。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]    三十一、气体燃料焚烧运用的焚烧设备    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与煤气混合进行焚烧，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并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以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，温度也是不均匀的。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，其粗细很不均匀，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，因而产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，而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，气流简直能与每个颗粒表面触摸，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面：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。防止的办法有以下几种：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，以掩蔽铁杂质；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在较高的温度下进行，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。    三十四、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响    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质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含量可下降到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。    因为偏钛酸中痕量铁经高温锻烧后，生成赤色的Fe203 ,Fe203具有同金红石型钛相同的晶型结构，往往以同晶混合物混人在金红石晶格，构成晶格变形，使金红石型钛对铁杂质的影响要比锐钛型钛对铁杂质的影响灵敏得多。当Fe203含量在0.003%时，已使金红石钛出现黄色；而Fe203含量在0. 009％时，才开端影响锐钛型钛的白度。铁杂质的影响，不只在于Fe203自身的赤色，更重要的是Fe203进人Ti02晶格，构成晶格缺陷，构成发色活化点，然后进步了产品的光吸收能，导致白度和消色力的下降，影响到钛的光学性质。因而出产金红石涂料钛时，一定要漂白。经过漂白，把氢氧化高铁除掉，锻烧后就不会发作与金红石型钛同晶型结构的Fe203，这样钛的白度和消色力就不会下降。    二、水洗后偏钛酸中痕量铁杂质的发作及其除掉的方法    水洗后偏钛酸中痕量铁杂质是从两方面发作的。    1.因为硫酸亚铁的水解要在pH值>6. 5的条件下进行，因而在水洗进程的前期酸度较大，硫酸亚铁直接发作水解生成氢氧化亚铁沉积是不可能的。可是跟着水洗的持续进行，偏钛酸滤饼中残存的三价钛离子很快就被悉数洗尽，但此刻滤饼中的亚铁离子含量还比较高，亚铁离子逐步被洗刷水中的氧气或自来水消毒用的氧化成高铁离子，跟着水洗的进行，滤饼中的硫酸含量越来越少，pH值越来越高，当pH值大于1.5时，高铁离子即发作水解反响，生成氢氧化高铁沉积。其反响式如下：    2.有些厂水洗偏钛酸用的自来水是用硫酸亚铁作清水剂的。先将亚铁离子氧化成高铁离子，然后调整pH值，高铁离子即水解生成很多的絮状氢氧化高铁沉积与水中的泥沙等悬浮杂质共沉积而到达清水的意图。这样处理尽管大部分高铁已沉积，可还有少数氢氧化铁微粒漂浮在水中，在水洗进程中这些微粒就在白色的偏钛酸滤饼表面不断积累，终究覆盖成一层棕黄色的铁质层。    水洗后偏钛酸中痕量铁杂质是不溶于水的固体氢氧化高铁，不可能持续用水来把这种铁洗去，有必要用漂白的方法将其除掉。漂白就是先将固体氢氧化铁与硫酸效果，转化为可溶性的硫酸高铁，然后用化学生动性强的金属或金属离子将其复原为贱价的硫酸亚铁，终究经过水洗把它除掉。其有关的反响式如下：[next]    三、漂白不能在铜质设备中进行的原因    漂白不能在铜质设备中进行。因为铜质设备在湿润的空气中表面会生成一层碱式碳酸铜，俗称铜绿。铜绿在漂白的酸溶进程中也被硫酸溶解而生成硫酸铜。在漂白的复原进程中，硫酸铜被复原成铜粉。这种夹带在偏钛酸中的固体铜粉是不能在水洗进程中除掉的，锻烧时，铜粉生成黑色的氧化铜，对钛发作了新的污染而失去了漂白的效果。其有关反响式如下：    四、偏钛酸的漂白方法    偏钛酸漂白的方法可分为：①锌粉漂白；②铝粉漂白；③三价钛漂白；④电漂白（电漂白可使Fe203含量低于0.01％，并且H2S04耗量低，不必锌粉和铝粉，并可完成接连化和自动化）；⑤在偏钛酸浆液中，先加离子型表面活性剂，再加金属粉末作复原剂进行漂白，这种漂白可使Fe, Cr, V的含量均不超越0.002％。工业上常选用铝粉漂白和三价钛漂白两种。其间三价钛漂白比较好，原因是三价钛溶液漂白与锌粉或铝粉漂白相比较，具有硫酸用量少、复原剂用量少、操作温度低、漂白时刻短、无残留物污染、漂白效果好等长处。可是三价钛溶液的制备需求添加设备和添加制造工作量，一起制备进程杂乱，制备时能耗高，酸耗大，本钱高。为了战胜这些缺陷，某厂已进行了改善（改善方法后边有胪陈）。    五、锌粉漂白的操作进程及其缺陷    1.酸溶    在带有拌和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180-220g/L之间（若作为出产金红石型钛时，为了促进晶型转化，并使产品具有更好的颜料功能，有必要加人2.5%-5.0％的煅烧晶种。因为在制备煅烧晶种时，偏钛酸与碱液在不锈钢反响器中长时刻煮沸，后来又加人进行酸溶，会有铁、铬等金属离子带人，在漂白前加人煅烧晶种，就可以在偏钛酸漂白的一起，把煅烧晶种所带人的高价金属离子及氢氧化物复原成贱价状况，再经过水洗除掉）。然后加人一定量的工业硫酸，使浆液的硫酸浓度在65-80g/L之间，通蒸汽加热至70-75℃，使氢氧化高铁溶解在硫酸中，生成硫酸高铁溶液。一起使一部分偏钛酸溶解生成硫酸氧钛溶液。其反响式如下：[next]    2.复原    按Ti02计加人0.5％-1.0％的复原剂。复原剂有必要是活性较好的工业锌粉，一些长时刻敞口储藏而结块的锌粉表面钝化而下降了活性，会影响漂白效果，不宜运用。锌粉是一种固体粉末，为使锌粉能均匀地涣散在偏铁酸浆猜中，应先将干的锌粉用水调成浆状后，再分次加人。因为锌粉不只能和浆猜中的硫酸高铁效果，还会和浆猜中的硫酸效果放出，在浆猜中发作很多泡沫，为此有必要缓慢加人，以防止反响过于剧烈而构成浆料的飞溅或冒锅。加完锌粉后持续加热使温度在85-90℃下保温1. 5-2h，使硫酸高铁悉数复原成硫酸亚铁，并有少数的钛也被复原为三价铁，使浆料呈淡紫色。取样测定浆猜中三价钛含量（以Ti02计）为0.3-0.5g/L。保温完毕后，改通冷却水将物料冷却至45℃以下。其有关反响式如下：    3.水洗    将复原漂白的偏钛酸浆料，用附有真空负压的叶滤机或转筒真空过滤机吸浆过滤。再用砂滤水或去离子水（最好用40一60℃的含有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，直到偏钛酸中Fe203含量低于0.003％即为合格。因为物料自身含铁较低，水洗时刻要短，一般不超越10h。有些供应商在漂白时采纳长时刻煮沸的方法，据说对除铬、钒离子有较好的效果。    锌漂白的缺陷如下：除了上述硫酸用量多，复原剂用量多，操作温度高，漂白时刻长，漂白效果差以外，残留物污染也是一个缺陷。因为锌漂白进程为液固反响，复原剂锌粉渗人偏钛酸颗粒内部需求较长时刻，效果也较差。若锌粉质量差，参加过多或操控条件不当，使部分锌粉残留在偏钛酸中，常使制品制成的漆光泽度差。因而偏钛酸的漂白已为铝粉漂白和三价钛盐溶液漂白所替代。引进技术中遍及选用铝粉漂白。[next]    六、铝粉漂白的操作进程及要求    铝粉漂白的原理和操作进程基本上与锌粉漂白相同。    1.酸溶    在带有拌和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180-220g/L之间（若制金红石型钛，此刻加人缎烧晶种），然后在拌和下加人定量的工业硫酸（按Ti02计的31％），使浆液的硫酸浓度在65-80g/L之间，通蒸汽加热至70-75℃，使氢氧化铁溶解在硫酸中，生成硫酸高铁溶液。一起使一部分偏钛酸溶解生成硫酸钛。其反响式如下：    2.复原    按Ti02计，加人0.5％-1.0％的铝粉。铝粉是固体粉末，为使铝粉能均匀地涣散在偏钛酸中，应先将铝粉用水调成浆状后，分次加人。因为铝粉既能和浆猜中的硫酸高铁效果，又能和浆料的硫酸效果而放出，使浆猜中发作很多气泡，为此有必要缓慢加人，以防止反响过于剧烈而构成浆料飞溅或冒锅。加完铝粉后，持续加热，使温度在80一90℃下保温1.5一2h，使硫酸高铁悉数被复原成硫酸亚铁，硫酸钛被复原为三价铁而使浆料呈淡紫色。取样测定三价钛含量为0. 3-0. 5g/L（以Ti02计），即为复原完毕。保温完毕后，改通冷却水将物料冷却到45℃以下。其反响式如下：

一、偏钛酸在煅烧前要进行盐处理的原因    偏钛酸在锻烧前加人少数化学品添加剂进行改性处理的进程，称为盐处理，亦称前处理。    偏钛酸如不进行盐处理而直接锻烧，得到的产品颗粒往往很硬，色相及其他颜料功能很差，漆用功能低质。因此，出产颜料钛时，都要依据不同等第的需求，在偏钛酸中加人少数化学品进行改性，然后再在恰当的温度下锻烧，使产品具有杰出的色相、光泽，较高的消色力、遮盖力，较低的吸油量和适宜的晶粒巨细、形状以及在漆料介质中的易涣散性。某些非颜料型产品中，有时也需求加人某些化学品，使产品具有某种特殊功能。    二、出产锐钛型颜料钛的盐处理常运用的添加剂及其效果    出产锐钛型颜料钛的盐处理时，常运用的添加剂有钾盐和磷酸（或磷酸盐）。加人添加剂的效果主要有两个：①使产品具有优秀的颜料功能；②使锐钛晶型起安稳效果，按捺构成金红石晶态，防止产品中混有金红石晶型。可是添加剂加人量过多会使钛的水溶性盐含量明显添加和水选时水涣散性下降，只要严厉控制加人量，才干既发挥添加剂自身的效果，又不影响钛的其他功能。    三、出产锐钛型颜料钛的盐处理要添加钾盐的原因及其添加量    出产锐钛型颜料钛的盐处理时，加人碳酸钾或硫酸钾等钾盐，其效果是：①能够使偏钛酸在较低温度下脱硫，然后下降锻烧温度，使物料在较低温度下到达中性，防止高温烧结而引起产品的变黄或变灰或呈现色变现象，构成产品漆用功能低质，涣散功能极差。添加了钾盐，即便在较高温度下煅烧，也不失掉钛的优秀的颜料功能，由于在较高温度锻烧时，Ti02颗粒比较细密，有利于进步耐候性和下降吸油量；②能促进锐钛型Ti02微晶体的成长；③能够改进颜料功能，使钛颗粒松软、色泽皎白、消色力进步。钾盐的添加量一般为Ti02的0.4％-2.0％，恰当于0.25％-1.40％的K2O。    四、出产锐钛型颜料钛时要添加磷酸的原因    在出产电焊条级钛时，由于钛含磷高，对焊缝有冷脆性，因此要求钛的含磷量不能大于0. 05％，这样，在出产中不只不能加人磷酸，并且还要严厉控制，特别在矿源上不允许有偏高的含磷量。可是在出产锐钛型颜料钛时，不只没有严厉的含磷要求，并且还要参加磷酸或其盐，使之进步钛的白度和耐候性。不过钛矿含磷过高也欠好，由于酸解后磷以磷酸或磷酸二氢盐的方式而存在，很简单与钛结合成对应的难溶钛盐跟着残渣被除掉，而构成钛回收率下降。    依据在出产锐钛型钛时，偏钛酸经水洗或漂白后，pH值仍在2-3之间，硫酸亚铁仍未到达其水解的pH值6. 5，仍以二价铁离子存在。有些供应商没有漂白工序，一部分二价铁在水洗时遭到水中的溶解氧氧化而变成三价铁，三价铁在水洗至pH值为1.5时，即水解生成氢氧化铁沉积，夹杂在偏钛酸中。这些二价铁和氢氧化铁杂质，假如不加处理，直接送去锻烧，则在锻烧条件下，会生成红棕色的氧化铁，这就大大地影响到钛的白度。因此，在锻烧前有必要进行盐处理，在盐处理中加人适量的磷酸或其盐，使磷酸与氢氧化铁反响生成淡黄色的安稳的磷酸铁；使磷酸与二价铁反响生成白色或灰白色的亚铁的磷酸一元或二元盐，这些二价铁的磷酸盐，在锻烧的条件下，也被氧化成淡黄色的磷酸铁。由于淡黄色的磷酸铁远比红棕色的氧化铁淡得多，这样，对钛的白度影响就小得多，以到达进步钛白度的意图。其磷酸与氢氧化铁的反响式如下： [next]     五、参加磷酸过多或过少的坏处    在盐处理时，参加适量的磷酸或其盐，能够进步钛的白度和耐候性，并且使颗粒松软、简单破坏，在出产锐钛型钛时能促进其向锐钛晶型转化和防止金红石晶型生成。可是若参加的磷酸过多，则其入窑偏钛酸的酸度增大，脱硫困难，使到达最大消色力的煅烧温度移向较高温度处，进步了煅烧温度，使物料在较高温度下煅烧，有时还会发作烧结现象，不只糟蹋燃料，并且会使煅烧物粒子坚固，难以破坏，钛的白度和消色力下降，吸油量升高。    若参加磷酸过少，相对地增大碳酸钾的用量，使酸度下降，有利于物料在较低温度下脱硫，使煅烧物颗粒松软，色泽皎白和消色力进步及吸油量下降。乃至由于碳酸钾用量相对增大，即便在较高温度下煅烧，也不失掉其优秀的颜料功能，由于较高温度煅烧时，二氧化钛的颗粒细密，有利于进步产品的耐候性和下降吸油量。可是磷酸用量过少，缺乏以将悉数铁转化为淡黄色的磷酸铁，而未转化的铁终究仍以红棕色的氧化铁呈现，达不到进步钛白度的意图。    六、添加磷酸的量及添加办法的研讨    依据核算，水洗偏钛酸含铁为100*10-6的话，其真正与铁效果所需的磷酸并不多，若参加总钛0.1%的磷酸，则其与铁效果所需的磷酸只占参加总磷酸量的15.1%，即便含铁为150*10-6，则其与铁效果的磷酸也只要占参加总磷酸量的22.7%，由此可见，所参加的磷酸已捉襟见肘。    可是现实并非如此，检测盐处理后偏钛酸的滤液中，根本就没有磷酸根离子，阐明磷酸已悉数生在难溶的磷酸盐了。为什么参加的比核算量剩下那么多的磷酸，而终究在滤液中没有磷酸呢？原因是偏钛酸中含有较多的能与磷酸根离子生成难溶磷酸盐的金属离子，这些金属离子都需求与磷酸效果，生成难溶的磷酸盐而耗费了磷酸，因此在盐处理后的滤液中便测不到磷酸根离子。    别的，从盐处理后的滤液中，还发现含有不少的二价铁离子，阐明偏钛酸中还有可溶铁，这样的铁带人到回转窑去锻烧，终究会生成红棕色的氧化铁而影响钛的白度。    按核算量所加磷酸悉数与铁效果后，应该仍有较多的磷酸剩下，可是终究不只滤液中没有磷酸剩下，乃至连铁也没有效果完。究其原因如下。①是由于偏钛酸中含有能与磷酸根生成难溶磷酸盐的金属离子过多，这些金属离子浓度与磷酸根离子浓度积，比二价铁离子浓度与磷酸根离子浓度积小得多。这些金属离子先与磷酸根离子效果，生成难溶的磷酸盐而耗费了悉数或大部分磷酸，使整个系统现已没有或许很少有磷酸根与二价铁效果了，以至于在滤液中仍有较多的二价铁。②偏钛酸中的铁为二价铁，二价铁在pH值为2-3的酸度下，难以生成难溶的亚铁磷酸盐沉积，而需求在pH值为6的酸度下，才干悉数生成亚铁磷酸盐沉积。    依据上述分析，要使偏钛酸的滤液没有铁离子而稍有微量磷酸根离子，就有必要采纳下列办法。    1.除掉重金属离子    先除掉与磷酸根离子简单生成难溶磷酸盐的重金属离子，然后削减盐处理时磷酸根的耗费。[next]    一般重金属离子与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积都很小，尽管在酸解后浸取时，已参加铁屑将三价铁复原为二价铁，有些重金属离子已被铁复原而除掉，可是仍有一些重金属未被复原，这些未被复原的重金属中，尽管有些重金属离子与磷酸根离子生成的难溶磷酸盐是白色的，对影响钛白度无碍，可是有些难溶的磷酸盐却是带色的，会影响到钛的白度。别的，这些重金属离子与氢氧根离子生成重金属氢氧化物的离子浓度积也很小，在偏钛酸水洗的酸度较大时，就能生成难溶的重金属氢氧化物沉积夹杂在偏钛酸中，终究经过缎烧生成重金属氧化物，其间有些氧化物也是带色的，影响钛的白度。再有，重金属杂质的混人，不只由于重金属元素自身的显色效果而使钛带色，终究影响钛的白度，更重要的是重金属离子的引人，使二氧化钛晶格歪曲或晶格变形，失掉对称性而发作颜色反响，使钛带色而不行纯白。因此有必要从根本上将重金属除掉。除掉重金属的办法，是在酸解浸获得到的钛液中，参加少数某种无机物，让其与重金属离子效果生成重．金属化合物沉积，跟着残渣被除掉。由于简单与磷酸根生成难溶磷酸盐的重金属，浸取时已被除掉，因此，在盐处理时耗费的磷酸或磷酸盐就会削减。    2.增大磷酸的用量，生成难溶磷酸盐    有些金属离子尽管不是重金属离子，可是其与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积也很小，也很简单生成难溶的磷酸盐沉积，如钛离子与磷酸根离子生成难溶的磷酸钛就是一例。尽管磷酸钛是白色的，对影响钛的白度无碍，可是它毕竟要耗费磷酸根，而使磷酸或其盐的加人量增大。    已然所加磷酸缺乏，就应多加磷酸来满意要求，即由本来的0.1％逐步添加，至偏钛酸滤液中没有铁离子而稍有磷酸根停止。可是这种做法不可取。由于水洗合格的偏钛酸自身就含有8％-10％的硫酸，这些硫酸现已不利于偏钛酸的锻烧和分化，再多加磷酸，使其酸度增大，会使锻烧脱硫温度进步，产品的白度和消色力下降、吸油量升高。    也能够在增大磷酸用量的一同，也增大碳酸钾用量，用碳酸钾中和过大的酸性。可是这种做增大产品的水溶性盐，水溶性盐过高，除了使浆料胶凝和发胀外，还不利于钛质量的全面改进和进步。    要使磷酸根与铁能生成难溶的磷酸铁，然后进步钛的白度，一同又不影响钛的其他质量指标，就有必要到达以下三点要求：①有满意而又不太多的磷酸根离子；②整个系统的酸度不能太高，pH值要控制在6;③水溶性盐要到达产品质量指标的要求。要到达这三点要求，应按以下办法。    (1)添加满意的磷酸后，添加碳酸钾，使之中和其过高的酸性，下降酸度，直至到达二价铁与磷酸根生成难溶的亚铁磷酸盐停止。这种办法尽管水溶性盐会高，可是能够在盐处理时，在偏钛酸中多加一些水，使浆料稀一些，盐处理后尽量把偏钛酸吸得干一些，以吸去更多的水溶性盐。    (2)用适量的可溶性磷酸二氢铵或磷酸二氢钾来替代磷酸，既可确保有满意的磷酸根离子或磷酸二氢根离子，又可使其酸度和产品的水溶性盐不至于有较大的添加。    (3)在偏钛酸中由于酸性越弱（乃至碱性），就越有利于磷酸根与二价铁生成难溶的亚铁磷酸盐，也越有利于偏钛酸的煅烧和分化脱硫。因此国外有些供应商用将偏钛酸中的硫酸中和到pH值为5-8,然后洗去硫酸根，再加磷酸进行盐处理，用这种下降全体酸度的办法，促进亚铁与磷酸根的结合和促进偏钛酸的易分化，然后下降煅烧温度，使煅烧物松软，钛的白度和消色力得到进步。    尽管经过加磷酸或其盐能够使铁生成淡黄色的磷酸铁，而不像生成红棕色的氧化铁那样对钛的白度影响那么大，可是磷酸铁毕竟是淡黄色的，而不是白色的，若含铁过高，则得到淡黄色的磷酸铁就多。况且偏钛酸的酸度常常是达不到pH值为6的，这样二价铁便难以生成亚铁磷酸盐，不少的二价铁仍以离子状况存在于偏钛酸中，这些二价铁经过缎烧终究仍以红棕色氧化铁存在，由于氧化铁的红棕色和磷酸铁的淡黄色混在一同，使钛呈现黄相，对钛的白度影响较大。为此，在水洗时应该延伸一些时刻，尽量多洗去一些偏钛酸中的铁，使其含铁量小于90*10-6，由于大于90*10-6锐钛型颜料铁的白度就要遭到影响，可是寄希望于经过水洗把铁降得很低也是不可能的，由于跟着水洗的进行，滤饼的酸度越来越低，当pH值≥1. 5时，被洗水氧化的三价铁离子即水解生成难溶的无法洗去的氢氧化铁。[next]    正是由于靠延伸水洗时刻难以把铁降得很低，因此有些供应商就添加了漂白工序，加人硫酸将氢氧化铁溶解，然后加人铝粉将三价铁复原为二价的硫酸亚铁，再经过水洗将硫酸亚铁洗去，终究使铁下降到30*10-6以下（一同也能够除掉钒、铬、铜等有害杂质），使钛的白度得到较大的进步。    七、出产锐钛型钛盐处理的操作程序    出产锐钛型颜料钛的盐处理，一般是在装有拌和机的圆筒锥底形塑料质或铁质衬软塑的盐处理槽内进行。将漂洗合格的偏钛酸送人盐处理槽，开动拌和机将偏钛酸拌和均匀后，取样化验含铁量，再测定浆料浓度两次（关于涂料种类浆料浓度控制在270-310g/L）。然后依据含铁量（一般控制在0.012％以下）和Ti02浓度，核算出所需碳酸钾和磷酸的量，先加人碳酸钾，经拌和1h后，再参加磷酸，持续拌和1h，即可打敞开料阀，将处理好的浆料放到方槽，用叶滤机经过真空吸滤吸上叶片，再将叶片吊起来，持续用真空将其残液吸干，然后放到料槽上面，将偏钛酸铲下，开动揉捏泵将其送到偏钛酸贮槽，备煅烧之用。    现在大厂引进技术是将盐处理后的浆液用真空转鼓过滤机抽干，配用螺杆泵把物料送人回转窑。这样做会使偏钛酸含水量大减，煅烧耗能也大减。也有在打浆脱水后再加盐处理剂的，这样盐处理剂利用率高，加人量安稳。    八、偏钛酸浆料浓度要控制在必定规模的原因    按必定份额加人的盐处理添加剂，有必要充沛吸附在偏钛酸颗粒表面或夹带在空隙之中，才干在煅烧时发挥最好的盐处理效果。假如偏钛酸浆料浓度过低，则大部分可溶性添加剂在吸片抽干时被带走，以至于下降了实践被偏钛酸吸附的量，会影响盐处理效果；假如偏钛酸浆料浓度过高，则添加剂不能在浆料里均匀涣散，也会影响盐处理效果。为此应该把偏钛酸浆料控制在TiO2含量为270-310g/L为宜。    九、偏钛酸浆料浓度的测定办法    将偏钛酸打浆均匀后，取出必定的浆料，测出单位体积内Ti02的含量，一同测出浆料的相对密度，然后按其近似方程式求出成果：                Ti02含量（g／L)＝（d一1）*1190    式中，d为浆料相对密度；1190为实验常数。    再绘成偏钛酸浆料相对密度与浓度的联系曲线，便于出产时查找。    出产时偏钛酸浆料相对密度与浓度的联系如下图所示。测定浆料浓度可用沥青比重瓶或用泥浆比重瓶或用圆形薄壁塑料称量瓶。这些比重瓶的体积都是事前校正好的，其上部的盖都有一个小孔，待浆料拌和均匀后，取出一部分浆料装入称量瓶内，盖紧盖，剩余的浆料自小孔溢出，然后用干的滤纸将溢出的浆料擦去，称量，即可从曲线图查出浆料浓度，或用方程式核算出浆料浓度。[next]    十、盐处理剂的浓度要控制在必定规模的原因    为了使盐处理剂能与偏钛酸充沛混合，出产上运用的盐处理剂尽可能选用可溶性盐类，将其制构成溶液加人。盐处理剂所配成的溶液浓度，不宜过浓或过稀，过浓时混合不易均匀，过稀时真空抽滤丢失相对增大。一般碳酸钾浓度可配成(400士5) g/L;磷酸可配成100-140g/L（以P205计）。    十一、碳酸钾和磷酸不能一同参加的原因    要使磷酸发挥其荫蔽杂质元素铁的效果，就有必要确保添加的磷酸同偏钛酸中的氢氧化铁充沛反响。而碳酸钾是碱性物，磷酸是酸性物，要是将磷酸与碳酸钾一同加人，则这两种盐处理剂会彼此发作酸碱中和反响，大大地削弱磷酸与氢氧化铁的效果，然后达不到磷酸荫蔽杂质元素铁的应有效果。因此碳酸钾和磷酸不能一同参加，而应领先参加碳酸钾，充沛拌和让其与偏钛酸中的硫酸彻底效果，再参加磷酸。当然，一同参加对盐处理没有副效果，可是所参加的量就要进行恰当的调整，方能收到应有的效果。    现代改进的办法，能够将各种盐处理添加剂预先制构成混合液，然后一次性参加。这样做既可削减添加剂的制造设备，又可缩短浆料拌和混合的时刻。    十二、硫酸法金红石型钛出产亦需求进行盐处理的原因    金红石型钛在紫外区具有较大的吸收，在可见光区的反射率高于锐钛型钛，因此，金红石型钛的光化学安稳性和光泽度均高于锐钛型钛，具有更大的实用价值。用硫酸法钛液水解制得的偏钛酸是无定形的（运用金红石型晶种在外），在高温下(1050℃以下）长时刻锻烧尽管能够使产品悉数转化为金红石晶型，可是结晶进程会发作严峻烧结，晶格缺点许多，晶粒过大并且很硬，产品颜料功能极差，别的，高温常使晶格脱氧，使产品呈灰相。因此在出产中，有必要在偏钛酸中添加一些金红石化的促进剂和晶型调节剂，使Ti02以合理的速度成长，在较低的锻烧温度下出产出晶型转化彻底、巨细适中、外形规整的颜料粒子。    十三、金红石型促进剂所起的效果及其添加量    大多数金属氧化物在钛的锐钛型向金红石型转化进程中都具有诱导、促进和正催化剂的效果，一般以为阳离子的离子半径越小，促进金红石化的效果就越强。可是有实用价值的有必要是能生成白色氧化物的那些金属化合物。常用的促进剂有锌、镁、锑、锡、铿等元素的氧化物和盐类以及二氧化钛溶胶。[next]    锌盐是很强也是最广泛运用的金红石化促进剂，常用硫酸锌、氯化锌和氧化锌。选用锌盐可加速晶型转化，进步转化率，下降到达最高转化率的温度，进步产品耐候性和抗粉化性。可是若独自添加锌盐，由于粒子成长过快，简单构成烧结而下降产品的颜料功能，使底相泛红、颗粒变硬、涣散性下降、制成的涂料黏度添加、储存安稳性下降。如一同添加二氧化钛凝胶或铝盐，能够改进颗粒形状及削减烧结，因此锌盐大都与钾盐、磷酸、铝盐、二氧化铁溶胶等组合运用。一般锌盐添加量为TiO2的0.2％-1.2％（以Zn0计）。    镁盐是一种弱的金红石型转化剂，它对加速锻烧品的pH值到达中性具有明显的效果，一般用量为TiO2的0.2％-0.5％。    TiO2溶胶俗称煅烧晶种、乳化晶种或偏钛酸外加晶种，有恰当强的促进效果，能进步产品消色力，下降转化温度，改进锻烧物粒子外形，使之较为油滑规整，使产品疏松易于破坏。常和锌盐、铝盐组合运用、相得益彰。添加量为TiO2的2％-5％。晶种用量偏高，金红石型化的诱导期缩短，改变速度加速，构成金红石晶粒削减。    Ti02溶胶能够作添加在偏钛酸中的煅烧晶种，也能够作水解晶种，更能促进金红石型转化。工业上往往选用双晶种法，即用两种不同办法，如钛酸盐法和法制成Ti02溶胶。其间一种作水解晶种（一般用法制成），现代常选用普通锐钛型晶种；另一种作煅烧晶种（一般用钛酸盐法制成）能够得到颜料功能更为优秀的产品。    十四、金红石晶粒调整剂所起的效果及其添加量    为使金红石型钛在煅烧时转化速度不至于过快，并能构成油滑规整、功能优秀的颜料颗粒，以及满意各种等第钛的特殊要求，需求在偏钛酸中添加一些调整剂（又称晶型安稳剂）。常用的调整剂有钾盐、铝盐、磷盐、铵盐和锑盐等。这些调整剂大多是金红石型化的负催化剂。    1.钾盐    常用的有碳酸钾、硫酸钾和（是负催化剂的一种）。添加钾盐对改进产品的颜料功能有很大的优点，能够使颗粒疏松，进步白度和消色力，能够使二氧化钛在较高温度下锻烧而不失掉优秀的颜料功能，由于在较高温度下煅烧时二氧化钛颗粒比较细密，有利于进步耐候性和下降吸油量。添加量一般为Ti02的0.25％一0.70％（以K20计）。    2.铝盐    现在国外选用铝盐添加剂日益增多，一般运用硫酸铝并配成溶液加人偏钛酸中。添加铝盐能防止二氧化钛烧结，防止颗粒过火长大，产品比较柔软，即便在1000-1100℃下锻烧，产品白度仍很好。由于添加铝盐后能在更高的温度下锻烧，产品颗粒较细密，耐光性和耐候性都很好。但铝盐是一种负催化剂，因此有必要和其他正催化剂（如TiO2溶胶）组合运用，才干到达较高的转化率和消色力。添加量为TiO2的0.8%-1.0％（以Al2O3计）时，产品遮盖力为最高。    3.磷酸或磷酸盐（也是负催化剂）    能改进产品白度和耐候性，颗粒比较柔软，简单破坏。添加量一般为Ti02的0.1％（以P2O5计）。如一同添加锌盐，则磷酸用量可恰当进步，少数磷酸不会阻止金红石型化，可经过恰当进步晶种加人量来战胜消极影响，不过会使消色力稍有下降，并使到达最大消色力的锻烧温度进步。若偏钛酸浆猜中可溶性钛及稀土等重金属的量增多的话，则要多加磷酸，由于有一部分磷酸要先耗费在与钛及稀土等重金属元素的结合上。[next]    4.或铵盐    水洗合格的偏钛酸中约含有硫酸8％-10％，用中和到pH值为5-8，产品简单研磨，但会下降金红石型化的才干，如在中和后，将硫酸铵洗去，再加人1％的氧化锌，所得产品消色力可相对进步一些。一般来说，添加能使产品疏松柔软，白度和消色力进步，但吸油量较高。单加会使金红石型化才干下降，因此要与金红石型化促进剂合作运用。    5.锑盐    在锐钛型钛中加人锑盐，能够与物猜中的铁生成偏锑酸铁，有遮盖铁的效果，可使产品略带蓝相，可改进产品光泽度，进步耐候性，更重要的是能防止光色互变现象，但用量不能大，否则会影响涣散性，一般只加0.05％-0.15％。    十五、出产珐琅、陶瓷和电容器钛所用的盐处理剂    出产珐琅、陶瓷钛时，添加0.10%-0.15％的氯化镁和0.05%-0.10％的乙酸钻。氧化镁为金红石型化促进剂，使产品中金红石晶型保持在必定份额(80%-83％），进步运用效果，乙酸钻使制成的珐琅和陶瓷光泽度高，使产品亮光，色泽艳丽；出产电容器钛时，添加0.3％-0.4％的碳酸镁，可使电绝缘性进步，产品有必定程度的金红石型化。二价镁离子能够防止四价钛复原为三价钛，由于三价钛的存在会大大地下降电功能。    十六、盐处理的操作    1.拌和要均匀    能配成溶液的盐类［K2C03、H3P04、Al2(S04)3］，必定要配成必定浓度的溶液后才干运用，不能配成溶液的盐处理剂(ZnO、MgO)，要用水调成浆状后加人。加人后在常温下拌和1～2h。    2.偏钛酸浆料浓度不宜过低或过高    浆料Ti02浓度低，反响比较均匀，但一些可溶性盐处理剂在过滤时会随滤液带走而影响盐处理效果；浆料浓度过高，尽管过滤丢失少，但物料黏度较大，不简单涣散均匀，也影响盐处理效果。一般浆料浓度以Ti02计控制在270-300g/L。若能处理稠厚浆料的拌和与涣散问题，浆料浓度应该高一些为好，国外有些工厂选用螺旋运送拌和，其浆料浓度就进步到300-400g/L,这样还能够削减回转窑锻烧时脱水的能耗。    3.盐处理剂的添加量及添加次序    在考虑配方时要注意正、负催化剂之间的调配和加人次序，既要考虑下降煅烧温度、促进晶型转化，又要考虑不能转化得太快，避免粒子过大或烧结，一同还要考虑抵消色力、白度、耐候性、松软度等颜料功能的影响。一般加人量多少要经过实验来断定，加人量过多不只会下降产品纯度，构成水溶性盐增高，还会下降涣散性。一般加人量（按Ti02计）和加人次序如下。    （1）锐钛型    ①K2C03，0.5％～1.0％；    ②H3P04，0.20％一0.35％。[next]    （2)金红石型    ①锻烧晶种（Ti02溶胶），2%-5％；    ②ZnO，0.2％-1.5％；    ③MgO，0.2％-0.5％；    ④K2C03，0. 5％-1.0％；    ⑤H3PO4，0.01％-0.02％。    十七、各种盐处理剂的合作运用    在颜料钛出产中，有必要把握下列三种效果，才干使产品获得完好的颜料功能。    1.危害效果    所添加的盐处理剂，虽能进步产品的某种功能，但往往会危害另一种颜料功能。如添加磷酸或其盐，尽管能改进钛的白度，但会增高吸油量；添加钾盐和磷酸可使颗粒松软，简单破坏，但又使水溶性盐含量增高，影响今后水选时的涣散性。    2.加合效果    在添加金红石化促进剂时，一同添加两种或两种以上促进剂会起到加合效果。即在相同锻烧温度下进步金红石化转化率，或可下降转化温度。如添加6.0％TiCl4制的溶胶，再加人1. 85％的硫酸锌，转化温度约下降100℃。    3.互补效果    如独自添加锌盐，产品消色力不高，若一同添加钾盐，则消色力明显进步；一同独自添加铝盐，消色力不高，如再添加钾盐，则消色力得到补偿而明显进步。在金红石型钛出产进程中，在偏铁酸中添加Ti02的0.2％氧化锌、0. 2％氧化镁、0.5％碳酸钾和2％Ti02溶胶，在800℃下锻烧，金红石型转化率达98％，消色力可达日本R-930钛的90％以上。    可是盐处理剂的添加量，在确保颜料质量的情况下，应该越少越好，由于大部分添加剂是水溶性的，用量过多会构成水溶性盐升高和水选时水涣散性下降。也有说盐处理剂添加了，吸油量和吸水量也随之添加。

一、偏钛酸的首要化学成分    依据对某种矿出产出的偏钛酸的屡次化学分析，其组成见表1。表1  偏钛酸组成成分含量/%成分含量/%成分含量/%成分含量/%H2O62TiO235SO23SiO20.03Nb2O30.05Sb2O30.007Al2O30.004ZnO0.004PbO0.002Fe2O30.001MgO0.0003CuO0.0001MnO0.00001WO3＜0.005V2O5＜0.001Cr2O3＜0.001     二、偏钛酸缎烧的意图及缎烧工艺流程    钛以白色的偏钛酸方式从钛液中沉积出来时，不只带有很多的水，还带有必定量的硫酸。锻烧的意图就是在高温下使偏钛酸脱水、脱硫，而且构成具有必定晶型、到达必定质量指标的铁。    经过盐处理的偏钛酸浆料，送至锻烧工序的贮料槽内，然后用揉捏泵揉捏进内燃式反转窑内进行煅烧。若出产电焊条、冶金、珐琅、电容器等级其他钛，水解大都选用常压法，其所得的偏钛酸颗粒较粗，为节省燃料起见，可用离心机甩干后，用固体运送设备直接送至焚烧工序，再用斗式提升机将偏钛酸块料加人窑内进行锻烧。反转窑由变速电动机传动，可依据浆料、温度等工艺条件的要求进行调速。窑内选用逆流加热，从窑尾端加人的偏钛酸，跟着反转窑的旋转，被带到必定高度后，因为本身的滚动而不断地升起和落下。因为窑体有2%-4％的倾斜度，物料每升起再落下一次，便向窑头方向行进必定的间隔，偏钛酸就是凭借重力效果，向窑前移动；燃料及助燃空气由较低的窑头端入窑，经焚烧发作的高温气体自窑头向窑尾活动，与偏钛酸浆料构成了逆流运转。偏钛酸就是这样从窑尾送到窑头，一起在温度逐渐升高的过程中完结脱水、脱硫、晶型转化和粒子成长等一系列物理化学改变，而构成必定晶型的钛产品。钛经窑头下料口落人冷却转鼓进行冷却，然后经过斗式提升机送至贮粉斗，以备破坏之用。    现在进入反转窑的偏钛酸，不是用叶滤机吸滤，而是用鼓滤机抽干，再用螺杆泵送人。[next]    三、缎烧反转区分的区域及每个区域的温度规模    锻烧反转窑可分为枯燥区、晶型转化区和粒子成长区三个区域。窑内的温度与窑的巨细、物料离热源中心的远近和热电偶所放测温点的方位离热源点的远近都有联系，各厂不一样，煅烧反转窑各区域的温度规模见表2。表2  煅烧反转窑各区域的温度规模区域枯燥区晶体转化区粒子成长区温度/℃200~800800~860860~920     四、偏钛酸在反转窑枯燥区的改变    在枯燥区域中，偏钛酸发作脱水和脱硫的改变。这种改变可用下式表明：      Ti02·xH2O·yS03==Ti02＋xH2O↑＋yS03↑    ①脱水    a.脱湿存水湿存水即附着在偏钛酸颗粒表面及夹藏在颗粒空隙里的水。这部分水与Ti02的结合不结实，在100-200℃之间便蒸腾掉；    b.脱化合水化合水即结合在偏钛酸分子内部的水，这部分水与Ti02的结合比较结实，要在200-300℃之间才干脱掉。    ②脱硫水解生成的偏钛酸浆猜中，含有的硫酸大部分是游离酸，经过水洗即可除掉。可是占偏钛酸总量7%-8％的硫酸，以S03的方式与偏钛酸结合得很结实，因为偏钛酸构成的条件和夹藏的杂质不同，它所含的硫酸要在500-800℃之间，才干分解成S03和SO2气体而脱去。    因为偏钛酸含水量大，蒸腾水分所需的热量较驱除S03的热量大5倍以上、因为水分高，煅烧窑烟囱冒出的烟是以水汽为主，水汽遇到大气即冷凝成雾的成果，S03气体和水汽遇冷也变成酸雾。烟气中的钛是比较少的。    五、偏钛酸在反转窑晶体转化区的改变    一般硫酸法制得的偏钛酸全部是锐钛型晶体。经较低温度的煅烧后，得到的满是锐钛型钛。这种锐钛型一般在900℃以下是安稳的。当温度超越950℃时，就开端向金红石型晶型转化。纯洁的锐钛型晶型有必要在1200℃以上的高温，才干彻底转化为金红石型晶型。在这样的高温下煅烧，Ti02易烧结，为此，有必要加人各种金红石型转化促进剂，使其晶型转化的温度下降到800-860℃之间，使其成长的锐钛型晶体顺畅地、较彻底地向金红石型晶体转化。    六、偏钛酸在反转窑粒子成长区的改变    细微晶体聚结成颜料粒子需求取得必定的能量。煅烧温度越高，粒子成长的速度便越快。在600℃以下，粒子成长的速度十分慢，超越600℃时，粒子成长速度开端加速，温度到达900℃时，能够发现粒子成长的速度有极大的增加。假如煅烧温度升高到1000℃时，则聚结成的粒子的直径将到达1μm。而作为颜料钛最合适的粒度是0.2 - 0.35μm，即粒径应是可见光波波长的一半。假如粒径小于可见光波的半波长，则颜料粒子将成为通明；若粒径大于可见光波的半波长，则将使白色颜料呈现出红相。为此，应依据不同的条件，将这个区域的温度操控在860-950℃之间，使长大的晶体聚结成颜料粒子。    七、在高温下TiO2与硫酸钾的反响对制品的不良影响以及怎样防止这种影响    在出产颜料钛时，往往增加碳酸钾进行盐处理。碳酸钾与偏铁酸中的硫酸反响即生成硫酸钾，在煅烧过程中，硫酸钾与二氧化钛能在高温下反响生成偏钛酸钾。这种偏钛酸钾遇水会发作水解反响而生成。正是因为这种碱性物质的呈现，使钛的水浸液pH值到达弱酸性或中性或弱碱性，锻烧结尾也正是使用这种改变来操控。其一系列反响式如下：[next]     纯洁的Ti02是中性的。水浸液pH值偏酸性或偏碱性都会影响颜料的安稳性，使颜料在调制时不固化。有材料报导，水浸液pH值呈酸性时，抵消色力与底相有下降与变坏的倾向，为此有必要防止呈现偏酸现象，在盐处理时恰当多加一些碳酸钾或锻烧温度较高，脱硫较彻底能够使其水浸液呈现偏碱现象。    八、在高温下Ti02与CO的反响对制品的不良影响及怎么防止这种影响    当燃料在窑中焚烧不彻底时，会发作复原物质CO。在高温下，CO能把TiO2复原成Ti203。而Ti203的呈现会使钛的色泽带灰相，并导致Ti02晶格上的缺点，影响到钛的颜料功能。其反响式如下：    一般燃料焚烧都有这种现象，窑尾的粉料呈灰色就是这个道理。有时因为窑内通风不畅，煅烧废气不能及时排出，也会构成燃料的不彻底焚烧而发作CO。别的偏钛酸中，若含有复原性的三价钛较多，在窑内得不到满足的氧气氧化，也简单生成Ti203而使钛呈现灰相。    为了防止CO和三价钛等复原性物质的不良影响，就得确保燃料在窑内焚烧彻底，而且有必定的氧化气氛，这就需求精确地操控燃料与助燃空气的份额。一般燃料（煤气）与助燃空气的份额在1：(3.2-3.3)，用柴油或重油作燃料时，空气的过剩系数操控在1.2,即过剩空气为20％。在窑头加大进风量，加强了窑内通风，坚持窑内有满足的氧化气氛，能够防止发作复原物质，或使原有复原物质得以氧化，使钛以最高价态存在，这样的钛才是白色的。可是加大进风量会下降窑温，这样又要加大油量，构成油耗增高。不增加油量而加大鼓风量，肯定会下降窑头温度，这样做尽管能够进步产品白度，可是消色力会下降，吸油量会升高。这种对立就要各厂依据各自的出产条件和质量要求而权衡利弊，采纳相应的办法。    九、进步反转窑煅烧制品产能和下降热耗的办法    物料煅烧在确保质量的前提下，单位时刻内所得到的热量越多，物料的加热就越快，窑的出产能力就越高。一起因为物料得到的热量多，丢失掉的热量相对削减，这样热能的使用率较高而热耗较小。进步产能和下降热耗首要是操控恰当的空气过剩系数，空气过剩系数过小，燃料焚烧不彻底，不利于窑内坚持氧化气氛；空气过剩系数过大，使窑的产能下降，废气带走的热量相对增加。因而，能够在燃料彻底焚烧和坚持窑内氧化气氛的前提下，尽量减小空气的过剩系数；尽量进步燃料和助燃空气的人窑温度；力求扩展物料受热面积和窑内表面积；合理地安置焚烧设备；选用发热量高的燃料。    十、在煅烧过程中，偏钛酸中所含杂质的不良影响    在偏钛酸中增加正催化剂能进步转化速率，并相应下降转化温度。偏钛酸中所含阴离子对转化的阻止效果与阴离子的体积巨细有关，其阻止效果的次序为：Cl-＜SO42-＜PO43-（即含氯化物的晶型转化温度较低，含硫酸盐的较高，含磷酸盐的更高）。关于一些带色的金属氧化物，如氧化铜、氧化钻、氧化镍、氧化铬、氧化锰等对转化有促进效果，特别是氧化铜的效果最大，氧化钨、起阻止效果。[next]    当增加剂用量（以氧化物计）均为1mol左右时，物料在900℃煅烧3h，氧化钨和对粒子成长没有什么影响；氧化铬对粒子成长的促进效果很小；氧化镍、氧化钻、氧化锰对粒子成长有中等程度的促进效果；氧化铜、氧化铁对粒子成长的促进效果比较明显；氧化钼对粒子成长有特别明显的促进效果。    十一、反转窑窑头、窑尾温度凹凸对产品质量的影响    窑头温度一般称为高温带温度，它决议着Ti02晶型的转化和颜料粒子的成长，是影响钛颜料功能的重要因素。一般来说，窑头温度越高，Ti02的晶型转化及粒子成长就越快、越彻底。可是窑头温度过高，简单使物料烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰。在810℃左右，消色力随温度的上升而进步，但升到必定温度后，消色力会急剧下降，一般操控在850-950℃之间。    窑尾温度直接影响到枯燥区内的各种改变，也是一种窑内通风状况好坏的标志。窑尾温度高，通风好，煅烧后的废气易排出。但通风过大，被废气带走的热量和钛粉尘增多，构成必定的丢失。一起水分过早脱尽，进人高温区易烧结。窑尾温度低，不只窑内通风欠好，而且偏钛酸在枯燥区脱水、脱硫不彻底，以至于呈现煅烧品夹藏生料的现象。一般操控在150-300℃之间。    十二、物料在反转窑内逗留时刻长短对产品质量的影响    因为Ti02颜料粒子是在煅烧后期构成的，物料在窑内逗留的时刻对晶型转化、粒子的巨细和形状有决议性影响。工业上要求煅烧构成的粒子要外形油滑规整，因而晶型的构成和晶粒的长大都不能太快，都需求有满足的时刻，使晶格摆放规整并逐渐长大。一起煅烧品大都是聚集体，也需求有满足的煅烧时刻。选用温度相应偏低并恰当延伸煅烧时刻，对烧结及聚结现象又可相应削减。可是物料在窑内逗留时刻过长会影响产值。要是物料在窑内逗留时刻过长而煅烧温度又高，则会构成物料烧结，使煅烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰，白度下降；物料在窑内逗留的时刻过短，则烧不透，煅烧品呈现夹生现象，晶体转化不彻底，消色力下降，吸油量增高，pH值下降。一般窑的转速操控在3. 5-9r/min之间。即物料在窑内逗留10h左右。    十三、在反转窑煅烧时要尽量防止颗粒烧结现象    若物料在窑内煅烧时刻过长而温度又高，则颗粒烧结成长的巨细成为无限的，一般为1.0-10μm。烧结物具有较大的空间体积或构成角质粒子，除了使颗粒变硬，色泽变黄变灰之外，还使吸量进步，消色力和遮盖力下降，光学功能及漆膜光泽变差。因而在锻烧时要尽量防止发作烧结现象。    十四、煅烧窑层厚薄对产品质量的影响    向煅烧窑内投料量过多，料层过厚，则物料在窑内的各种改变进行得不彻底，锻烧品呈现夹生现象，不利于脱硫和晶态转化，消色力下降，吸油量增高，pH值下降；假如投料量过少，窑层就薄，简单使物料发作烧结，使锻烧品颗粒变硬，色泽变黄变灰，下降了白度，而且下降了产值，浪费了热量，增加了能耗，进步了本钱，下降了效益。理论与投料量常常用窑的填充系数N来表明：式中  N—填充系数；      S1—窑内物料堆积的横断面积，m2；      S2 -窑的有用横断面积，m2。    一般窑的填充系数操控在10%-20％之间，直径为1. 5m的反转窑，日锻烧钛量在6. 5-8. 5吨为宜。当然投料量还因钛种类的不同而不同，出产非颜料钛的投料量能够比出产涂料钛投料量增加一倍以上。

一、偏钛酸与母液的别离    水解产品在冷却槽中经盘管水冷却至40℃左右，即送人上片槽，将叶滤器接通真空管线，并使整组叶片浸没在偏钛酸浆猜中。真空叶滤机每组由10-15块叶片组成，并联摆放。每块叶片包上滤布，上片前先开动槽底拌和机或压缩空气，将浆料拌和均匀。因为真空的压力差，滤液逐步渗过滤布，而偏钛酸则沉积在叶片表面，跟着浆料的不断上片，槽内液位相应下降，需求不断弥补偏钛酸浆料，坚持液面高度。当偏钛酸滤饼沉积到厚度25一35mm时，用电动吊车将整组叶片吊起，稍稍抽干后，即放人一次水洗槽内进行水洗。此刻偏钛酸中一半以上的母液已被别离。母液抽人吸液罐，主动排出。前期的母液称为浓废酸，收回到酸解工序运用；一次水洗的母液流到沉降槽，收回稀废酸中少数穿滤的悬浮偏钛酸。    二、偏钛酸水洗的意图及其操作    水洗的意图是运用偏钛酸的水不溶性和杂质离子的水溶性进行液固别离，然后除掉偏钛酸以外的母液中的很多非钛的可溶性杂质和游离硫酸，得到比较纯洁的偏钛酸。    因为杂质含量的凹凸直接影响到钛产品的色相，例如，制品含0.009％的Fe203，即影响到锐钛型颜料钛的白度，含0.003％的Fe203将使金红石型颜料钛产品呈现黄相。原因是铁在锻烧进程中会转化为红棕色的Fe203。由此可见，水洗的好坏对产品的质量影响很大。    水洗的操作是将经过一次水洗(1-2h)后的叶片吊起来放到二次水洗槽中进行水洗。依据不同种类估量水洗大约的时刻。加压水解的颜料钛约洗8h左右，常压水解的颜料钛约洗4h左右。即从抽水总管顶用部分扫除真空之办法，取出少数水洗液，用0.5％的赤血盐（铁）试液进行定性查验，如呈蓝色，表明含亚铁离子尚多，需持续水洗；如呈绿色，表明行将洗净；如呈黄色，表明现已洗净。也可用硫酸铵试液进行查验，先将洗水用把亚铁离子氧化为高铁离子，然后加人硫酸铵试液，如呈赤色或棕黄色，表明需求持续水洗；如呈无色，表明现已洗净。洗净后的偏钛酸，可将整组叶片吊起，放到打浆槽上部，预备刮料，此刻滤饼含水尚多，可坚持真空到表面呈现很多裂缝中止，使其进一步下降含水量，再堵截真空，偏钛酸块料便落人打浆槽内。打浆槽内事前放置部分清水，并开动卧式拌和机拌和。残留在滤布上的偏钛酸可用塑料铲子人工刮落，或用高压水冲下。物料拌和均匀后，用泵送到漂白工序进一步除铁。有些供应商没有漂白工序，就直接送去进行盐处理。    三、偏钛酸别离和水洗操控的条件及留意事项    偏钛酸的别离与水洗需求操控下列八项条件：    ①浆料温度坚持在25-40℃；    ②真空度坚持在≥5.3*104Pa；    ③滤饼厚度坚持在25-35mm；    ④上片时刻约1.5h;    ⑤滤饼含水量≤65％；    ⑥偏钛酸含铁量≤0.01％；    ⑦水洗时刻，加压水解浆料约8～12h,常压水解浆料约3～6h；    ⑧水洗工序收回率≥94%；    需求留意下列事项：    ①上片抽滤时要留意调理浆料进料量，要始终坚持液面刚刚高过叶滤机上端。既要避免浆料太少构成吸片上薄下厚，又要避免过满而溢出槽外；    ②水洗槽要定时整理沉积在槽底的沉积物；    ③常常清洗和定时互换滤布；    ④避免断水、缺水，坚持水清洁、不污浊。[next]    四、偏钛酸别离与水洗的办法及其常用设备    偏钛酸别离与水洗的办法有下列两种。    1.直空过滤洗刷法    这种办法是运用抽真空构成的压力差，将滤液吸过过滤介质，而将固体吸附在过滤介质表面。水洗时清水不断将溶解的杂质离子带过过滤层而除掉。    常用的设备有叶滤机、真空反转过滤机等。被广泛应用的是叶滤机，叶滤机体积小，过滤面积大，洗刷时刻能够恣意操控，对各种不同颗粒度的沉淀物都能适用。    2.离心过滤洗刷法    这种办法是运用高速旋转发生的离心力，在过滤介质两头构成压力差，将滤液甩出滤层，然后到达固液别离和固体水洗的意图。此法常能够用于别离洗刷非颜料级常压法水解制得的颗粒较粗的偏钛酸。    常用的设备有离心机，用离心机过滤和洗刷的速度快，但劳动强度大。    五、叶滤机的结构及其作业原理    叶滤机是由叶片和吸液罐组成的。    叶滤机的每一组叶片，一般由10-30片叶片组成，每片双面过滤面积为2-5m2，并联摆放，与真空管线相连通。叶片由厚5mm左右的聚氯乙烯或聚硬塑料板及必定粗细的塑料管焊接而成，塑料板上布满直径5mm左右的小孔，外面包以涤纶布袋过滤介质。其作业原理是运用一种具有很多毛细孔的物料为介质，在真空的效果下，使溶液从小孔经过，而将固体截留，然后到达固液别离和固体水洗的意图。引入的摩尔过滤机（又叫叶片过滤机）单片过滤面积为6m2，每组过滤面积到达180m2。    六、真空吸液罐的结构、作业原理和优缺陷    真空吸液罐是配套于叶滤机运用的，它是由聚氯乙烯硬塑料或钢板内衬橡胶而制成，分为上、下两罐，内由连通管、上浮阀和下浮阀组成。    真空吸液罐的作业原理如下：当抽真空时，进气口及出料口均被橡胶皮板阻塞。从叶片中抽出来的滤液接连流入上罐，并经下液口流至下罐，跟着下罐内水位的不断上升，下浮阀逐步浮起，将连通管下口堵死，此刻上、下两罐彻底阻隔，上罐持续坚持真空，抽入的滤液只能逗留在上罐内，而下罐因为已与真空体系阻隔开，从进口边际不断涌人少数空气，使下罐内真空度逐步下降，至必定程度后，进气口及出料口的橡皮板便因为滤液的压力而主动翻开，使下罐压力敏捷上升至常压，罐内滤液便借自重力而排出。当液面降至下浮阀以下时，下浮阀因为所受吸力小于它的自重力而落下，由连通管将下罐从头与真空体系衔接，至下罐有必定真空时，上浮阀也因为自重力而主动下落，进行下一循环操作（见图1).[next]    真空吸液罐的内部运作和排液是接连的，但水洗抽滤和滤液的搜集过滤是接连的，不需求人工切换阀门。缺陷是每台真空叶滤机有必要配一台真空主动倒液罐，并且上浮阀、下浮阀、排气口等几个运动部件常常失灵需求修理。每一次排液进程，真空都要在短时刻内被损坏一次。    七、卧式主动接连排液体系的操作及其长处    卧式主动接连排液体系的操作如下：从真空叶滤机抽来的滤液进入别离罐，别离罐上部一根主真空管与真空体系（真空泵）衔接，副真空管作为平衡管与分流器衔接，滤液由罐底的出口经离心泵先送至lom以上的分流器，然后再从溢流槽排出，然后使离心泵的进出口均处于真空状态下，两头的肯定压力持平，处理了离心泵在真空状态下的工作问题。别离罐内设有液位操控器与离心泵联锁，避免液位过高将滤液抽至真空体系内，或液位过低构成离心泵空工作。卧式水洗主动接连排液体系如图2所示。[next]    这种卧式主动接连排液体系与上述真空吸液罐比较具有下列长处。    1.多台真空叶滤机可共用一台卧式主动接连排液器，假如不考虑水洗废酸的分类，原则上一台卧式主动接连排液器就能满意出产的需求。    2.用离心泵接连向外排液，排液时不损坏真空，可节省真空能耗，其技能关键是处理了离心泵在真空状态下的正常工作问题。    3.卧式安置，排液器的进口能够低于或等于叶滤机滤液的出口高度，削减无功丢失，节省真空能耗，因为真空提高高度每添加lm,实践真空丢失10％左右。    4.能够接连主动操作，修理量很小，因为不需求每台真空叶滤机都装备一台主动倒液罐。因而设备台数能够大幅度削减，占地面积不大，具有显着的经济效益。[next]    八、SS型三足式上部卸料离心机的结构和操作程序    这种离心机在小型非颜料钛厂仍有运用。其结构主要是由转鼓、主轴、底盘、机壳、机盖、刹车、机座、离心离合器和电动机组成。转鼓经过主轴支承在底盘上，主轴笔直装置于轴承箱内。底盘经过柱足上的3根吊杆悬挂支承，柱足经过螺栓与机座衔接在一起。离心机经过离心离合器和三角皮带传动动力。偏钛酸浆料在全速下加人转鼓内，以确保布料均匀。当加料量到达装料极限后当即中止加料。在离心力的效果下，悬浮的偏铁酸浆猜中的液相废硫酸经过滤布排出转鼓构成滤液，而固相偏钛酸则被搜集在转鼓内构成滤饼，再在上口加人自来水洗刷至合格，即停机用人工从转鼓上部卸料。因为整个处理进程都是在酸性环境中，因而一切与物料触摸的零部件均选用不锈钢制作。    运用这种离心机对偏钛酸浆料的过滤和洗刷，虽然有必定的劳动强度，可是其过滤和水洗速度快，关于珐琅和电焊条非颜料钛的常压水解得到的偏钛酸粒子较大的情况下，仍是适用的。运用离心机不必负压的那套真空设备，出资少、上马易、见效快、运用方便、占地不多、滤饼含水少，偏钛酸的锻烧快。一台这样的离心机每年可出产100多吨钛。其操作程序如下。    ①按转鼓的尺度，用耐酸涤纶布制好过滤袋。    ②开动储存偏钛酸浆料高位槽的拌和器，把浆料拌和均匀。    ③开动离心机，将高位槽出口的橡胶管伸人离心机内，并敞开放料阀让浆料自流进人离心机内。    ④浆料借助于离心力将母液（废酸液）经过滤布甩出去，固体的偏钛酸被滤布阻住在转鼓内壁的过滤袋内构成滤饼。甩出的废酸用管接到废酸池中，经弄清后将上层废酸送至酸解工段运用，穿滤在废酸池底的偏钛酸送回偏钛酸浆料槽。    ⑤当滤饼到达必定厚度，中止加偏钛酸浆料，改通自来水进行洗刷。自来水受离心力效果，经过滤饼将可溶性杂质带走，当水洗至取洗水用赤血盐试液查验呈现黄色即为合格。    ⑥中止加水，持续甩干，当看到出水口无水流出来时，即停机将滤饼从上口取出供下道工序运用。

钛是一种重要的化工质料，广泛应用于涂料、油墨、塑料、造纸、化妆品及医药工业中。现在，出产钛白的办法有硫酸法和氯化法两种。我国的钛自粉出产首要选用硫酸法，据统计每出产1 t钛白，要排出0.2～0.3t不溶性黑色废渣。分析成果表明， 这些黑色废渣中 T iO2的含量一般在25%左右，具有进一步收回运用的价值。但到现在为止，有关黑色废渣的综合运用、 资源化处理问题依然没有得到很好的处理， 根本将其作为废料搁置，这不只浪费了其间的有价资源，降低了产品的赢利，并且排放的废渣堆存会对环境形成损害。 从含钛废渣中收回TiO2已有研讨报导，如用两段酸浸法从赤泥中收回钛[2];也有人测验选用溶解钛铁矿渣后用碱性碳酸盐挑选沉淀法收回钛[2]，还有提出用溶剂萃取法收回钛矿[3]，也取得了不错的作用。但至今很少见有从钛白酸解废渣处理收回TiO2的报导。针对现在绝大多数供应商仍将酸解废渣弃之不必且酸解废渣不易处理的现状，本研讨选用浮选的办法，以收回其间的大部分 TiO2，并将浮选产品再用作钛自出产质料。浮选法从钛白酸解废渣中收回TiO2 点击此处检查悉数新闻图片 试验部分 1.1 试验计划 选用浮选法从酸解废渣中收回钛，依据浮选收回钛产品中TiO2含量的测定成果，断定高效捕收剂的品种，一起调查多种要素对捕收剂浮选功率的影响，以不断改进浮选收回工艺，终究断定捕收剂的最佳运用条件。 1.2 仪器、 试样与药剂 首要仪器：0.5 L XFD型单槽浮选机( 浙江诸暨矿山试验设备厂);TGL一16G台式高速离心抽滤机(湖南星科科学仪器有限公司);ZBY149--83烘箱(上海跃进医疗仪器厂);Sx2—4—10箱型电阻炉(长沙试验电炉厂);AY120型电子天平(Shimadzu Corporation Japan);50mL盖氏漏斗(北京玻璃仪器厂)。 试样： 钛白酸解废渣， 经分析试样中 TiO2含量为24.44， 矿样显酸性，pH—1.6。试样粒度用激光粒度分析仪检测，成果见图1。从图中可看出试样粒度均在 90 μm以下，且首要散布在 l00 μm至50 μm之间，并有部分试样粒度小于 1μm，属微细粒级难浮选质料。 药剂：捕收剂乙烯、水杨氧肟酸、十二烷基硫酸钠、油酸钠、甲羟肟酸、苄基胂酸均为化学纯，捕收剂ROB(长沙矿冶研讨院)，捕收剂MOS(中南大学);抑制剂水玻璃、 羧甲基纤维素、 草酸均为化学纯;起泡剂为通过超声波乳化的2#油。

九、影响偏钛酸水洗作用的要素    影响偏钛酸真空过滤、水洗作用的要素较多，也比较复杂，往往穿插在一起，这儿只作单要素而论。    1.真空度    过滤介质两边的压力差就是真空度。在真空管线不漏气的条件下，过滤的真空度除了真空泵的才能外，是由滤饼和过滤介质的阻力来决议的，偏钛酸的过滤一般6.67*104-8. 67*104Pa的真空度较为适宜。真空度过低，水洗时刻就长，并且简单发作落片事端；真空度过高，简单使滤饼表面发作裂缝，致使洗刷水从裂缝短路穿过而下降水洗功率。    2.偏钛酸粒度    过滤要求偏钛酸的粒度要均匀适中。颗粒粗，水流快，易洗刷，但颗粒过粗，水流速度过快，会添加管道阻力，粒子内部也不易洗净；颗粒过细，穿滤丢失大，或阻塞滤孔构成水洗难，影响产值。    3.水洗温度    水洗进程首要是除掉硫酸亚铁和游离硫酸。硫酸亚铁在水中的溶解度，在必定温度范围内，跟着温度的升高而增大。因此进步水温有利于水洗，能够缩短水洗时刻，下降滤饼的含铁量，削减用水量，进步产值。在60℃时硫酸亚铁在水中的溶解度最大，但超越45℃时叶片的塑料板或塑料管简单变形，因此一般水温操控在30-40℃。温度低水洗难，温度过低，硫酸亚铁在滤饼内结晶分出，水洗更难。出产时能够运用冷却槽的冷却水和浓缩工序的冷凝水来进步水温，以节省燃料。    4.水洗的时刻    偏钛酸开端水洗时，物料酸度高，杂质浓度梯度大，洗刷功率高。从图3偏钛酸水洗时刻与滤饼中含铁量之联系可知，开端水洗时，偏钛酸中含铁量敏捷下降，半小时内可除掉80％以上，跟着水洗进程继续进行，杂质在滤饼与滤液之间的浓度梯度逐步削减，酸度也逐步下降，一起因为离子浓度不断下降，偏钛酸的胶体性质逐步显着，水洗功率随之下降。水洗1h后水洗渐趋陡峭，阐明要进一步下降含铁量需求较长的水洗时刻，可是水洗时刻过长，则洗刷水中悬浮的固体杂质会沉积在滤饼表面，反而会使杂质添加，有些自来水厂用氯化高铁或硫酸亚铁作凝集剂，水中首要固体杂质是氢氧化铁，会影响产品的质量。因此水洗进程仅能使含铁量下降至必定程度，一般是0.01％左右，残留的铁需在漂白工序进一步除掉。 [next]     5.水洗的酸度    跟着水洗进程的进行，滤饼内的酸度会逐步下降，pH值会相应升高。一起因为溶于水中的氧会将部分Fe2+氧化成Fe3+。当pH值高于1. 5时，Fe3＋会水解而生成不溶于水的氢氧化高铁或生成难溶于水的碱式硫酸铁；当pH值升到6. 5以上时，硫酸亚铁也水解生成不溶于水的氢氧化亚铁沉积。因此在酸度较高阶段赶快除铁是水洗的要害，进步酸度有助于按捺铁盐水解，对水洗有利。如果在洗刷水中配以少数硫酸，使pH值坚持在镇1. 5,能够避免铁盐的水解而坚持铁盐的可溶状况，水洗后偏钛酸含铁量可下降到能与漂白相媲美的程度。    6.用水水质和水洗池进水方法    水质对洗刷作用影响很大，水质差，洗刷作用也差。水中首要含有钙、镁和铁等杂质。钙与硫酸构成硫酸钙沉积混在偏钛酸中，影响到产品的质量；铁质在滤饼表面残留成棕色层（含铁量高于l00*10-6），会添加偏钛酸的含铁量，也影响到产品的质量。    对水洗池的加水，从底部加水比从上部加水用水少，洗得快。    7.滤饼的厚度    滤饼过厚，表面裂缝多，水洗时刻长；滤饼过薄，尽管水洗时刻短，但产值低。一般操控在25-35mm。    8.裂缝和空泛    裂缝和空泛过多，会构成水流短路，耗水量大，水洗时刻长，乃至呈现查验合格而滤饼含铁量仍高的现象。可在水中参加少数聚酞胺或用滤布阻塞。    9.过滤介质    浆料过滤时，使固体和液体别离的阻隔物质称为过滤介质。叶片上的滤布就是过滤介质。滤布的孔度对水洗功率有直接的影响，布孔过细简单被物料阻塞，水洗变慢，会影响产值；布孔过大简单构成物料穿滤而丢失。    10.母液的三价钛      因为三价钛的被氧化势比二价铁的被氧化势大，遇到空气或水中的氧进行氧化时，三价钛先被氧化。这就按捺了物猜中的二价铁被氧化成三价铁，然后确保了产品的质量。因此坚持适量的三价钛，对水洗是有利的。一般水解后浆液中坚持三价钛在0. 5g/L左右。    十、滤布的挑选    因为浆料的酸度很高，滤布有必要挑选耐酸材料。现在广泛运用的是240＃和758＃两种牌号的耐酸涤纶布。240＃为长纤维涤纶布，孔度较小，操作时不易落片，但简单阻塞，运用时应该常常冲洗。758＃为短纤维涤纶布，过滤速度快，但有时会发作穿滤或落片现象，特别是调换新布后更易落片。为此，需求运用絮凝剂予以弥补。运用新布时，需求事前浸泡1一2天，使其孔度缩小，避免穿滤丢失过大。    十一、水洗时有时要加絮凝剂的原因    因为在水解时操作条件操控欠好，而呈现一些胶状的偏钛酸小颗粒，使沉降率升高。这些小颗粒会穿滤丢失而使收回率下降，或阻塞滤孔使水洗困难。为了使这些偏钛酸小颗粒絮凝成疏松的凝集体，然后削减胶状微粒因为其形状易为压力所改动而构成阻塞滤孔或穿滤丢失，就有必要加人絮凝剂。工业上常用的絮凝剂是甲基改性的聚酞胺。它能在酸性介质中，使偏钛酸絮凝成简单过滤和洗刷的凝集体，然后缩短水洗时刻，进步水洗功率。原本水解后浆料的沉降率若≥440者，就不用加絮凝剂。可是现在每一锅(2.6m3）浆料在冷却锅冷却到50℃左右，都加人1. 35kg 1％的絮凝剂（配成0.5％运用）。在这个基础上若查验其沉降率仍大于470时，则应再多加絮凝剂，另外在水洗的滤饼裂缝和穿孔过多时，要在水洗槽内加人适量的絮凝剂，在调换新滤布时，也要在表面涂絮凝剂。[next]    不过絮凝剂也不是加得越多越好，因为絮凝剂在与偏钛酸胶体微粒构成凝集体时，会吸附一些亚铁离子而构成水洗困难，或许絮凝剂过多会使偏钛酸变滑而构成吸片困难和吸片后落片。因此，过多地加人絮凝剂也没有优点。    十二、用纸浆助滤的优点及其操作程序    选用常压水解，生成细微粒子的偏钛酸比加压水解多，因此过滤和水洗穿滤流到收回池的偏钛酸比较多。这样，既添加了沉降剂的用量，又大大添加了收回偏钛酸的费事。    为了处理这些对立，能够采纳纸浆助滤的方法：先到纸业公司买回厚质白纸，然后在一个锅内，按1吨水加人l0kg纸的份额，把水和纸加人锅内，通人直接蒸汽煮成均匀的纸浆，再配成很稀的纸浆液放到吸滤方箱中，在方箱下面用多孔管道通人压缩空气拌和均匀，再把用高压水冲洗净的吸滤叶片，整组浸没在方箱中，开动真空负压吸滤1-2min，使吸滤叶片的滤布上，吸附了薄薄一层疏松纸质，取出整组吸滤叶片，再放到吸偏钛酸的方箱去吸滤偏钛酸。    经过这种纸浆助滤，小颗粒的偏钛酸就难以穿滤了，这样，收回池的偏钛酸就少了，收回偏钛酸的费事削减了，沉降剂的用量削减了乃至不用了，水洗速度加快了，收回率也进步了。    粘在偏钛酸中的纸质，在锻烧的高温下，生成碳和氢的气体氧化物经过烟囱跑掉了，对产品的白度等质量指标没有不良影响。经核算每吨钛只用去白纸0.3-0.4kg。    十三、水洗不正常的原因及采纳的办法（见表3-7) [next]

我国钛资源非常丰厚，储量列国际第一位。全国20多个省区都有钛矿资源，首要散布在四川攀西、河北承德、云南、海南、广西和广东省，资源储量约7.5亿t。其间最重要的钛资源是四川攀枝花钒钛磁铁矿中的钛铁矿，储量占全国原生钛矿储量的97％，列国内第一位。近年来，我国加快了钛资源的开发利用。 钛铁矿是出产钛的一种重要质料，国内出产的钛铁矿满意不了钛工业的需求，需求缺口要从国外进口。在国内，还有部分选铁尾矿中含有必定的钛铁矿，收回此类铁尾矿中的钛，有着重要的含义。本研讨对某铁尾矿进行了收回钛的实验，取得了较好的作用。 一、尾矿性质 矿样工艺学分析标明，该铁尾矿中金属矿藏首要有钛铁矿、磁铁矿和黄铁矿，少数黄铜矿；非金属矿藏首要是钛辉石、石英和角闪石等。该尾矿的多元素化学分析成果见表1。从表1可看出，尾矿中值得收回的成分为二氧化钛。 取－2mm代表性原矿试样0.2kg，用标准套筛进行干式振荡筛分，对各粒度等级产品别离进行称重并取样化验，成果见表2。从表2可知，粗粒级的钛档次偏低，钛首要散布于－0.2mm粒级范围内，其金属散布率占钛量69.26％。 二、实验方案设计 对尾矿的性质研讨标明，该尾矿中钛的散布首要在－0.2mm粒级范围内。收回钛铁矿的有用手法有强磁选、重选、浮选以及电选。钛铁矿的密度为4.7g／cm3左右，选用重选以完成钛铁矿与脉石的别离；依据钛铁矿和磁铁矿的磁性差异，选用弱磁选能够从钛铁矿中选出磁铁矿；钛铁矿具有弱磁性，选用强磁选能够从钛铁矿中除掉黄铁矿及脉石；依据钛铁矿与钛辉石导电功能的差异，选用电选能够除掉钛铁矿中钛辉石，以取得高质量的钛精矿。 三、实验流程及计算成果 依照选矿流程设计方案，断定以磨矿、强磁选－摇床－浮选收回某铁尾矿中钛铁矿。因为该尾矿中钛的散布首要会集在－0.5＋0.074 mm粒级内，故先对该矿进行粗磨，磨矿至－200目占50％，先经过两次强磁选，磁场强度994.725 kA／m扔掉尾矿，强磁选精矿再磨矿至－200目占70％，然后用摇床选别，得到档次为37.28％的摇床精矿，因档次偏低，故对摇床精矿进行浮选。浮选所用药剂为硫酸、钠、氧化白腊皂及2#油。其数质量流程见图1。从图1可知，该铁尾矿经过1次强磁选，能够抛去产率为35.23％，档次为1.22％的尾矿，再经过1次强磁选，强磁选精矿用摇床进行重选后，能够取得档次为37.28％的摇床精矿，摇床精矿经1次粗选、4次精选浮选，可取得档次为47.15％，产率为3.86％，收回率为39.48％的二氧化钛精矿。 四、定论 （一）该尾矿含钛4.61％，经过磨矿、强磁选－摇床－浮选的归纳流程，能够选出档次47.15％，产率为3.86％，收回率为39.48％的合格钛精矿。 （二）该尾矿粒度较粗，－0.074 mm粒级含量占25.39％，＋0.2 mm粗粒级占50％左右，粗粒级的尾矿中钛档次偏低，约为2.7％，故在磨矿时，选用两段磨矿。其间一段磨矿细度－200目占50％左右，二段磨矿细度－200目占70％左右。 （三）选别工艺中粗选能够选用强磁选，也能够选用重选，选用强磁选时其磁场感应强度应以0.6～0.9 T为适合，高时钛辉石会进入磁性产品，低时则钛铁矿进入尾矿，下降收回率。 （四）浮选条件需求严格控制，尤其是硫酸的参加量，缺乏则精矿档次低，过则收回率低。