冶金渣資源化科學(xué)技術(shù)：選擇性析出分離原理及應(yīng)用

目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 復(fù)合礦冶金渣 1
1.1.1 復(fù)合礦及復(fù)合礦冶金渣的特征 1
1.1.2 現(xiàn)行選冶工藝處理多元復(fù)合礦冶金渣 2
1.2 選擇性析出分離技術(shù)處理復(fù)合礦冶金渣 4
1.2.1 渣的功能轉(zhuǎn)換 5
1.2.2 適合我國國情的綠色清潔分離技術(shù) 6
1.3 淺析選擇性析出分離技術(shù)的應(yīng)用 7
1.3.1 高鈦型高爐渣處理現(xiàn)狀 8
1.3.2 分離渣中鈦的產(chǎn)業(yè)化前景 11
1.3.3 分析兩種渣中鈦分離技術(shù) 15
1.3.4 應(yīng)用選擇性析出分離技術(shù)的半工業(yè)規(guī)模擴(kuò)大試驗(yàn)效果 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章 選擇性析出分離技術(shù)的理論基礎(chǔ) 23
2.1 選擇性富集 23
2.1.1 富集相的選擇與富集度的定義 23
2.1.2 選擇富集相的依據(jù) 24
2.1.3 富集相的生成反應(yīng) 26
2.1.4 富集相生成反應(yīng)方向與限度的調(diào)控 26
2.2 選擇性長大 27
2.2.1 熔體凝固過程中物相的結(jié)晶 27
2.2.2 凝固過程新相結(jié)晶的基礎(chǔ)理論 29
2.2.3 凝固過程中物相的粗化 33
2.2.4 等溫過程非平衡狀態(tài)新相結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 34
2.2.5 非等溫過程非平衡沉淀相結(jié)晶動(dòng)力學(xué) 41
2.3 選擇性分離 43
2.3.1 礦物分離技術(shù)的功能 43
2.3.2 選礦方法的應(yīng)用 44
參考文獻(xiàn) 46
第3章 含鈦高爐渣中鈦的資源化增值 47
3.1 概述 47
3.2 含鈦高爐渣的性質(zhì) 50
3.2.1 含鈦高爐渣中的物相 50
3.2.2 渣中鈣鈦礦和輝石相的晶體取向關(guān)系與界面 53
3.2.3 含鈦高爐渣性質(zhì)研究簡(jiǎn)述 57
3.2.4 含鈦熔渣的電導(dǎo)率 58
3.3 含鈦高爐渣中鈦的選擇性富集 60
3.3.1 渣中鈦的選擇性富集 60
3.3.2 促進(jìn)渣中鈦富集的調(diào)控因素 71
3.4 含鈦高爐渣中鈣鈦礦相的選擇性長大 82
3.4.1 熔渣中鈣鈦礦相的結(jié)晶 82
3.4.2 熔渣中鈣鈦礦相析出長大的動(dòng)力學(xué) 86
3.4.3 熔渣中氧化反應(yīng)對(duì)鈣鈦礦析出長大的影響 94
3.4.4 晶種對(duì)氧化渣中鈣鈦礦相析出的影響 101
3.4.5 半工業(yè)規(guī)模動(dòng)態(tài)氧化試驗(yàn)及渣中金屬鐵的沉降 104
3.4.6 氧化熔渣中鈣鈦礦相析出的動(dòng)力學(xué) 108
3.5 熔渣凝固過程的模擬 116
3.5.1 熔渣凝固過程鈣鈦礦相的分形特征 116
3.5.2 熔渣凝固過程鈣鈦礦相析晶行為的模擬 121
3.5.3 數(shù)值模擬熔渣凝固過程的傳熱行為 132
3.6 改性渣中鈣鈦礦相選擇性分離 138
3.6.1 改性渣的工藝礦物 138
3.6.2 改性渣的重選分離 145
3.6.3 改性渣的浮選分離 147
3.7 富鈦料的制備 165
3.7.1 富鈦精礦制備金紅石型富鈦料 165
3.7.2 富鈦精礦硫酸酸解制備富鈦料 167
3.7.3 含鈦高爐渣硫酸酸解制備富鈦料 172
3.8 含鈦高爐渣的利用 176
3.8.1 制備微晶玻璃 176
3.8.2 制備水泥 176
3.8.3 制備免燒免蒸磚 176
3.9 含鈦高爐渣的資源化增值技術(shù) 177
3.9.1 選擇性析出分離技術(shù)路線 177
3.9.2 工程上實(shí)施的程序 178
參考文獻(xiàn) 179
第4章 含鈦渣增值利用技術(shù) 184
4.1 含鈦渣 184
4.1.1 高鈦渣及含鈦熔分渣 184
4.1.2 高鈦渣的工藝礦物 184
4.2 高鈦渣制取金紅石型富鈦料 185
4.2.1 鈉化焙燒工藝 185
4.2.2 選擇性氧化-還原浸出方法 191
4.3 熔分渣制取金紅石型富鈦料 205
4.3.1 渣中金紅石相選擇性富集、析出與分離 205
4.3.2 磷酸銨焙燒法 214
4.4 含鈦渣制備氯化法鈦白原料的新工藝 218
4.4.1 熔分渣金紅石化 218
4.4.2 高鈦渣金紅石化 221
4.4.3 重選法分離渣中金紅石相 225
4.4.4 濕法分離渣中金紅石相 227
4.4.5 推薦工藝流程 229
4.5 低鈣鎂鈦精礦制取富鈦料 229
4.5.1 低鈣鎂鈦精礦與高鈦渣 229
4.5.2 高鈦渣的氧化-還原焙燒 231
4.5.3 氧化-還原焙燒鈦渣的酸-堿浸出 233
4.6 高鈦渣與熔分渣混合的除雜工藝 234
4.6.1 熔分渣與鈦渣混合 235
4.6.2 熔分渣與高鈦渣混合 237
參考文獻(xiàn) 238
第5章 釩渣深加工利用技術(shù) 240
5.1 釩渣 240
5.1.1 釩資源概況 240
5.1.2 國內(nèi)外釩生產(chǎn)狀況 240
5.2 含釩轉(zhuǎn)爐渣中釩的選擇性富集 240
5.2.1 含釩轉(zhuǎn)爐渣的物理化學(xué)性質(zhì) 241
5.2.2 含釩轉(zhuǎn)爐渣中釩富集相的設(shè)定原則 242
5.2.3 含釩合成渣中加Al2O3改性及釩的選擇性富集 244
5.2.4 Al2O3的改性作用 246
5.2.5 含釩合成渣中磷對(duì)CPVS相生成的影響 249
5.2.6 新西蘭現(xiàn)場(chǎng)鋼渣中釩的選擇性富集 250
5.3 改性含釩渣中釩富集相的選擇性長大 251
5.3.1 析晶溫度對(duì)改性渣中釩富集相析出的影響 251
5.3.2 保溫時(shí)間對(duì)改性渣中釩富集相析出的影響 253
5.3.3 新西蘭現(xiàn)場(chǎng)渣改性后渣中釩富集相的選擇性長大 254
5.3.4 含釩合成渣改性后渣中釩富集相的選擇性長大 255
5.4 釩渣鈣化焙燒反應(yīng)機(jī)理與條件 257
5.4.1 釩渣化學(xué)成分及物相 257
5.4.2 影響釩渣焙燒熟料物相的因素 257
5.4.3 釩渣鈣化焙燒機(jī)理 259
5.5 含釩鐵水選擇性氧化制取優(yōu)質(zhì)釩渣的新技術(shù) 261
5.5.1 釩渣的物化性質(zhì) 261
5.5.2 含釩鐵水選擇性脫硅保釩的理論基礎(chǔ) 263
5.5.3 含釩鐵水噴吹CO2(g)脫硅保釩的實(shí)踐效果 270
5.5.4 CO2(g)淺氧化含釩鉻鐵水脫硅保釩鉻 273
5.5.5 含釩鐵水脫硅過程硅的走向 275
5.5.6 二步法提釩新工藝—“先弱后強(qiáng)、分段氧化” 277
5.6 釩氮微合金 277
5.6.1 常壓碳化-氮化反應(yīng)合成碳氮化釩 278
5.6.2 合成碳氮化釩的工藝條件 282
5.7 從HDS失活催化劑中提釩 284
5.7.1 影響失活催化劑焙燒、浸取的因素 284
5.7.2 釩的分離與提純 286
參考文獻(xiàn) 287
第6章 硼渣利用技術(shù) 291
6.1 硼資源及利用 291
6.1.1 硼礦 292
6.1.2 硼鎂礦的加工 294
6.1.3 硼鎂鐵礦的加工 294
6.2 硼渣結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 296
6.2.1 硼渣典型成分及制品 296
6.2.2 含硼熔體結(jié)構(gòu) 296
6.2.3 硼硅酸鹽熔體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 300
6.2.4 硼硅酸鹽熔體熱力學(xué)性質(zhì) 302
6.3 高爐內(nèi)冶煉過程硼的選擇性富集行為 310
6.3.1 渣中硼的選擇性富集 311
6.3.2 高爐內(nèi)各區(qū)塊與硅、硼遷移的相關(guān)反應(yīng) 314
6.3.3 硅與硼的遷移途徑 316
6.3.4 提高硼渣中硼品位的工藝條件 330
6.4 高爐外熔渣冷卻過程含硼物相的選擇性長大 332
6.4.1 含硼熔渣中物相特征 332
6.4.2 含硼熔渣的分相 333
6.4.3 含硼熔渣的析晶 336
6.4.4 影響硼渣中遂安石相析出的因素 340
6.4.5 硼渣中的揮發(fā) 351
6.4.6 渣中富硼相—遂安石選擇性分離的實(shí)驗(yàn)研究 352
參考文獻(xiàn) 353
第7章 銅渣中銅、鐵同步回收利用 361
7.1 銅渣 361
7.1.1 銅冶煉工藝及銅渣 361
7.1.2 典型銅渣的工藝礦物 362
7.1.3 分離銅渣中有價(jià)組分的相關(guān)技術(shù) 363
7.2 銅渣中有價(jià)組分的選擇性富集 365
7.2.1 銅渣中有價(jià)組分選擇性富集的熱力學(xué)分析 366
7.2.2 高銅渣中銅、鐵組分與氧位、硫勢(shì)的關(guān)系 374
7.2.3 低銅渣中鐵組分與氧位、硫勢(shì)的關(guān)系 375
7.2.4 低銅渣氧化性及堿度與鐵組分富集的關(guān)系 376
7.3 氧化性銅渣中磁鐵礦相析出與長大的動(dòng)力學(xué) 379
7.3.1 等溫過程中磁鐵礦相的析出與長大 380
7.3.2 冷卻過程中磁鐵礦相的析出與長大 382
7.4 氧化性高銅渣中銅的析出行為 385
7.4.1 氧化時(shí)間對(duì)磁鐵礦相中銅的作用 385
7.4.2 氧化溫度對(duì)磁鐵礦相中銅的作用 387
7.4.3 氧化的銅渣中銅、鐵富集相的析出與長大 388
7.5 銅渣中銅、鐵富集相的選擇性分離 390
7.5.1 氧化改性銅渣的工藝礦物 390
7.5.2 改性渣的選礦分離 394
7.6 銅渣除鋅 399
7.6.1 銅渣中鋅的存在形態(tài) 399
7.6.2 溫度對(duì)除鋅效果的影響 400
參考文獻(xiàn) 400
第8章 鉻渣解毒新技術(shù) 404
8.1 鉻渣 404
8.2 鉻渣的物相及其毒性 405
8.2.1 鉻渣的物相及危害 405
8.2.2 國內(nèi)外處置鉻渣的概況 406
8.3 高溫解毒鉻渣的物理化學(xué)條件 411
8.3.1 解毒鉻渣的可能性 411
8.3.2 解毒終渣的安全性 412
8.3.3 解毒還原反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件 413
8.3.4 鉻渣解毒過程的物相變化 415
8.4 工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)鉻渣的高溫解毒及其穩(wěn)定性 417
8.5 利用解毒鉻渣制造高摻量空心砌塊 420
8.5.1 鉻渣解毒后終渣制備空心砌塊 420
8.5.2 空心砌塊的Cr6+表面浸出率及毒性分析 422
8.5.3 日曬與酸雨環(huán)境對(duì)砌塊中Cr6+穩(wěn)定性的影響 423
8.5.4 砌塊理化性能指標(biāo) 424
參考文獻(xiàn) 425
第9章 冶金渣理論基礎(chǔ) 428
9.1 熔渣結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 428
9.1.1 氧化物晶體結(jié)構(gòu) 429
9.1.2 硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu) 431
9.1.3 硅酸鹽熔體結(jié)構(gòu) 433
9.1.4 冶金熔渣結(jié)構(gòu) 469
9.1.5 冶金熔渣熱力學(xué) 471
9.1.6 冶金熔渣動(dòng)力學(xué) 492
9.1.7 相似相溶原理及其應(yīng)用 496
9.2 熔渣中離子間反應(yīng) 497
9.2.1 正離子間相互反應(yīng) 497
9.2.2 負(fù)離子間相互反應(yīng) 498
9.2.3 聚合-解聚反應(yīng) 499
9.2.4 熔解反應(yīng) 499
9.2.5 氧化-還原反應(yīng)與耦合反應(yīng) 499
9.3 熔渣物理性質(zhì) 504
9.3.1 密度 504
9.3.2 黏度、電導(dǎo)和擴(kuò)散 507
9.3.3 熱傳導(dǎo)與熱擴(kuò)散 519
9.3.4 表面張力 523
9.4 熔渣化學(xué)性質(zhì) 527
9.4.1 熔渣的堿度 527