外场对钒钛组元迁移及分离的强化与协同作用-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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外场对钒钛组元迁移及分离的强化与协同作用

项目名称：外场对钒钛组元迁移及分离的强化与协同作用
项目类别：重大项目
批准号：51090385
申请代码：E0412
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2014-12-31

项目负责人：文书明
负责人职称：教授
依托单位：昆明理工大学
批准年度：2010

中文摘要：

我国攀枝花地区的高钙镁钛精矿，属于典型的多金属复杂包裹矿石体系，现有工艺存在资源综合利用率低和环境污染严重等问题。本课题以低品位钛精矿（品位35-37%）为原料，引入微波和亚熔盐技术，研究物料的微波电磁特性，微波场对矿物界面、热应力分布以及多组元迁移规律等的影响，微波作用下化学反应传热与传质机理以及不同反应条件下操作特性及各过程参数的变化规律等；以微波强化还原产物-富钛料为原料，研究亚熔盐反应体系的热力学/动力学和钛组元的强化迁移规律，多钛酸盐中间体的离子交换机理与多金属分离规律，钛液杂质强化分离新方法与偏钛酸水解机理等。项目的实施可获得微波场和亚熔盐体系下冶金物料组元迁移强化过程机理，揭示组元传递与反应过程的协同强化机制；构建钛资源冶金过程有价组元强化迁移规律及有效分离理论，建立新方法，在提高资源利用率的前提下，为包裹型金属矿物的有效分离、高效提取和清洁生产开辟崭新的途径。

中文主题词：微波还原；亚熔盐；钛铁矿；选择性富集；矿相结构转变

英文摘要：

microwave-reduce；sub-molten salt；ilmenite；selectivity enrichment；phase transformation

英文主题词： microwave-reduce；sub-molten salt；ilmenite；selectivity enrichment；phase transformation

结论摘要：

推导了谐振腔中微波与物料相互作用的方程，获得了钛精矿吸波特性最好的最佳粒度范围为80～100目或者180～200目，当无烟煤的含量在5%用量时，钛精矿和无烟煤的混合物吸波特性最好。利用时域有限差分法对微波高温反应器的反应腔进行建模仿真，并得到了大尺寸微波反应腔计算方法，模拟与仿真结果表明所设计的微波谐振腔体可有效地促使物料吸收微波，且能量分布相对均匀，能够实现冶金物料的微波均匀加热。研究了解微波选择性加热对高钙镁钛精矿界面的作用机理，热应力分布对高钙镁钛精矿包裹体的解离机理。实验结果表明，钛铁矿与电磁波快速耦合形成的热点，提供了钛铁矿还原脱氧所需温度，在以钛氧化物为基体的矿物颗粒表面产生大量的铁晶核，大大加快了钛铁矿的还原速度。考察了还原过程中组元分布变化，获得了微波强化还原动力学参数及铁晶粒的析出与长大行为及其铁晶粒生长动力学，并进行了年产300吨富钛料的扩大试验。扩大试验获得的富钛料产品的各项综合指标满足亚熔盐技术制备偏钛酸-钛白的原料要求。探索了钛渣在亚熔盐体系中的反应规律，进行了亚熔盐分解高钛渣的热力学和动力学计算，计算结果表明，钛渣使用NaOH熔盐法来分解制备二氧化钛在热力学上是可行的，并具有较大的热力学优势，并且富钛料在NaOH体系中分解时，反应内核逐渐收缩，生成的固体产物及未反应的惰性产物覆盖在内核外面，该过程属于未反应核收缩模型。确定了反应物的晶型结构，提出了离子交换的机理，验证了不同pH条件下对反应物的离子交换能力以及产物的稳定性，获得了离子交换工艺操作条件，获得了偏钛酸的粒径和粒径分布的调控机制，制备二氧化钛的新技术可以制备球形度高、平均粒径为150 nm、分布均匀的二氧化钛粒子，其球形度及均匀程度均优于富士钛产品，最终形成了微波还原—亚熔盐分离制备高品质二氧化钛的新技术。相关成果获得中国有色金属工业科学技术奖一等奖1项，国际发明展览会“发明创业奖项目奖”金奖1项，国家级教学成果奖二等奖1项等国家级、省部级奖励7项，以及中国有色金属工业协会、云南省奖励办、中科院组织的成果鉴定3项。出版专著1部，申请专利42项，授权11项，发表论文69篇，其中SCI/EI 收录62篇。转让高水平生产线及相关技术11项。承办国际国内学术会议5次，参加学术会议27人次，特邀报告6次；培养博士后5名、博士12名及硕士19名。完成任务书中规定所有的研究内容和技术指标。

成果综合统计