冶金渣资源化科学技术：选择性析出分离原理及应用

目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 复合矿冶金渣 1
1.1.1 复合矿及复合矿冶金渣的特征 1
1.1.2 现行选冶工艺处理多元复合矿冶金渣 2
1.2 选择性析出分离技术处理复合矿冶金渣 4
1.2.1 渣的功能转换 5
1.2.2 适合我国国情的绿色清洁分离技术 6
1.3 浅析选择性析出分离技术的应用 7
1.3.1 高钛型高炉渣处理现状 8
1.3.2 分离渣中钛的产业化前景 11
1.3.3 分析两种渣中钛分离技术 15
1.3.4 应用选择性析出分离技术的半工业规模扩大试验效果 19
参考文献 20
第2章 选择性析出分离技术的理论基础 23
2.1 选择性富集 23
2.1.1 富集相的选择与富集度的定义 23
2.1.2 选择富集相的依据 24
2.1.3 富集相的生成反应 26
2.1.4 富集相生成反应方向与限度的调控 26
2.2 选择性长大 27
2.2.1 熔体凝固过程中物相的结晶 27
2.2.2 凝固过程新相结晶的基础理论 29
2.2.3 凝固过程中物相的粗化 33
2.2.4 等温过程非平衡状态新相结晶动力学 34
2.2.5 非等温过程非平衡沉淀相结晶动力学 41
2.3 选择性分离 43
2.3.1 矿物分离技术的功能 43
2.3.2 选矿方法的应用 44
参考文献 46
第3章 含钛高炉渣中钛的资源化增值 47
3.1 概述 47
3.2 含钛高炉渣的性质 50
3.2.1 含钛高炉渣中的物相 50
3.2.2 渣中钙钛矿和辉石相的晶体取向关系与界面 53
3.2.3 含钛高炉渣性质研究简述 57
3.2.4 含钛熔渣的电导率 58
3.3 含钛高炉渣中钛的选择性富集 60
3.3.1 渣中钛的选择性富集 60
3.3.2 促进渣中钛富集的调控因素 71
3.4 含钛高炉渣中钙钛矿相的选择性长大 82
3.4.1 熔渣中钙钛矿相的结晶 82
3.4.2 熔渣中钙钛矿相析出长大的动力学 86
3.4.3 熔渣中氧化反应对钙钛矿析出长大的影响 94
3.4.4 晶种对氧化渣中钙钛矿相析出的影响 101
3.4.5 半工业规模动态氧化试验及渣中金属铁的沉降 104
3.4.6 氧化熔渣中钙钛矿相析出的动力学 108
3.5 熔渣凝固过程的模拟 116
3.5.1 熔渣凝固过程钙钛矿相的分形特征 116
3.5.2 熔渣凝固过程钙钛矿相析晶行为的模拟 121
3.5.3 数值模拟熔渣凝固过程的传热行为 132
3.6 改性渣中钙钛矿相选择性分离 138
3.6.1 改性渣的工艺矿物 138
3.6.2 改性渣的重选分离 145
3.6.3 改性渣的浮选分离 147
3.7 富钛料的制备 165
3.7.1 富钛精矿制备金红石型富钛料 165
3.7.2 富钛精矿硫酸酸解制备富钛料 167
3.7.3 含钛高炉渣硫酸酸解制备富钛料 172
3.8 含钛高炉渣的利用 176
3.8.1 制备微晶玻璃 176
3.8.2 制备水泥 176
3.8.3 制备免烧免蒸砖 176
3.9 含钛高炉渣的资源化增值技术 177
3.9.1 选择性析出分离技术路线 177
3.9.2 工程上实施的程序 178
参考文献 179
第4章 含钛渣增值利用技术 184
4.1 含钛渣 184
4.1.1 高钛渣及含钛熔分渣 184
4.1.2 高钛渣的工艺矿物 184
4.2 高钛渣制取金红石型富钛料 185
4.2.1 钠化焙烧工艺 185
4.2.2 选择性氧化-还原浸出方法 191
4.3 熔分渣制取金红石型富钛料 205
4.3.1 渣中金红石相选择性富集、析出与分离 205
4.3.2 磷酸铵焙烧法 214
4.4 含钛渣制备氯化法钛白原料的新工艺 218
4.4.1 熔分渣金红石化 218
4.4.2 高钛渣金红石化 221
4.4.3 重选法分离渣中金红石相 225
4.4.4 湿法分离渣中金红石相 227
4.4.5 推荐工艺流程 229
4.5 低钙镁钛精矿制取富钛料 229
4.5.1 低钙镁钛精矿与高钛渣 229
4.5.2 高钛渣的氧化-还原焙烧 231
4.5.3 氧化-还原焙烧钛渣的酸-碱浸出 233
4.6 高钛渣与熔分渣混合的除杂工艺 234
4.6.1 熔分渣与钛渣混合 235
4.6.2 熔分渣与高钛渣混合 237
参考文献 238
第5章 钒渣深加工利用技术 240
5.1 钒渣 240
5.1.1 钒资源概况 240
5.1.2 国内外钒生产状况 240
5.2 含钒转炉渣中钒的选择性富集 240
5.2.1 含钒转炉渣的物理化学性质 241
5.2.2 含钒转炉渣中钒富集相的设定原则 242
5.2.3 含钒合成渣中加Al2O3改性及钒的选择性富集 244
5.2.4 Al2O3的改性作用 246
5.2.5 含钒合成渣中磷对CPVS相生成的影响 249
5.2.6 新西兰现场钢渣中钒的选择性富集 250
5.3 改性含钒渣中钒富集相的选择性长大 251
5.3.1 析晶温度对改性渣中钒富集相析出的影响 251
5.3.2 保温时间对改性渣中钒富集相析出的影响 253
5.3.3 新西兰现场渣改性后渣中钒富集相的选择性长大 254
5.3.4 含钒合成渣改性后渣中钒富集相的选择性长大 255
5.4 钒渣钙化焙烧反应机理与条件 257
5.4.1 钒渣化学成分及物相 257
5.4.2 影响钒渣焙烧熟料物相的因素 257
5.4.3 钒渣钙化焙烧机理 259
5.5 含钒铁水选择性氧化制取优质钒渣的新技术 261
5.5.1 钒渣的物化性质 261
5.5.2 含钒铁水选择性脱硅保钒的理论基础 263
5.5.3 含钒铁水喷吹CO2(g)脱硅保钒的实践效果 270
5.5.4 CO2(g)浅氧化含钒铬铁水脱硅保钒铬 273
5.5.5 含钒铁水脱硅过程硅的走向 275
5.5.6 二步法提钒新工艺—“先弱后强、分段氧化” 277
5.6 钒氮微合金 277
5.6.1 常压碳化-氮化反应合成碳氮化钒 278
5.6.2 合成碳氮化钒的工艺条件 282
5.7 从HDS失活催化剂中提钒 284
5.7.1 影响失活催化剂焙烧、浸取的因素 284
5.7.2 钒的分离与提纯 286
参考文献 287
第6章 硼渣利用技术 291
6.1 硼资源及利用 291
6.1.1 硼矿 292
6.1.2 硼镁矿的加工 294
6.1.3 硼镁铁矿的加工 294
6.2 硼渣结构与性质 296
6.2.1 硼渣典型成分及制品 296
6.2.2 含硼熔体结构 296
6.2.3 硼硅酸盐熔体的结构特点 300
6.2.4 硼硅酸盐熔体热力学性质 302
6.3 高炉内冶炼过程硼的选择性富集行为 310
6.3.1 渣中硼的选择性富集 311
6.3.2 高炉内各区块与硅、硼迁移的相关反应 314
6.3.3 硅与硼的迁移途径 316
6.3.4 提高硼渣中硼品位的工艺条件 330
6.4 高炉外熔渣冷却过程含硼物相的选择性长大 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 影响硼渣中遂安石相析出的因素 340
6.4.5 硼渣中的挥发 351
6.4.6 渣中富硼相—遂安石选择性分离的实验研究 352
参考文献 353
第7章 铜渣中铜、铁同步回收利用 361
7.1 铜渣 361
7.1.1 铜冶炼工艺及铜渣 361
7.1.2 典型铜渣的工艺矿物 362
7.1.3 分离铜渣中有价组分的相关技术 363
7.2 铜渣中有价组分的选择性富集 365
7.2.1 铜渣中有价组分选择性富集的热力学分析 366
7.2.2 高铜渣中铜、铁组分与氧位、硫势的关系 374
7.2.3 低铜渣中铁组分与氧位、硫势的关系 375
7.2.4 低铜渣氧化性及碱度与铁组分富集的关系 376
7.3 氧化性铜渣中磁铁矿相析出与长大的动力学 379
7.3.1 等温过程中磁铁矿相的析出与长大 380
7.3.2 冷却过程中磁铁矿相的析出与长大 382
7.4 氧化性高铜渣中铜的析出行为 385
7.4.1 氧化时间对磁铁矿相中铜的作用 385
7.4.2 氧化温度对磁铁矿相中铜的作用 387
7.4.3 氧化的铜渣中铜、铁富集相的析出与长大 388
7.5 铜渣中铜、铁富集相的选择性分离 390
7.5.1 氧化改性铜渣的工艺矿物 390
7.5.2 改性渣的选矿分离 394
7.6 铜渣除锌 399
7.6.1 铜渣中锌的存在形态 399
7.6.2 温度对除锌效果的影响 400
参考文献 400
第8章 铬渣解毒新技术 404
8.1 铬渣 404
8.2 铬渣的物相及其毒性 405
8.2.1 铬渣的物相及危害 405
8.2.2 国内外处置铬渣的概况 406
8.3 高温解毒铬渣的物理化学条件 411
8.3.1 解毒铬渣的可能性 411
8.3.2 解毒终渣的安全性 412
8.3.3 解毒还原反应的动力学条件 413
8.3.4 铬渣解毒过程的物相变化 415
8.4 工业规模试验铬渣的高温解毒及其稳定性 417
8.5 利用解毒铬渣制造高掺量空心砌块 420
8.5.1 铬渣解毒后终渣制备空心砌块 420
8.5.2 空心砌块的Cr6+表面浸出率及毒性分析 422
8.5.3 日晒与酸雨环境对砌块中Cr6+稳定性的影响 423
8.5.4 砌块理化性能指标 424
参考文献 425
第9章 冶金渣理论基础 428
9.1 熔渣结构与性质 428
9.1.1 氧化物晶体结构 429
9.1.2 硅酸盐晶体结构 431
9.1.3 硅酸盐熔体结构 433
9.1.4 冶金熔渣结构 469
9.1.5 冶金熔渣热力学 471
9.1.6 冶金熔渣动力学 492
9.1.7 相似相溶原理及其应用 496
9.2 熔渣中离子间反应 497
9.2.1 正离子间相互反应 497
9.2.2 负离子间相互反应 498
9.2.3 聚合-解聚反应 499
9.2.4 熔解反应 499
9.2.5 氧化-还原反应与耦合反应 499
9.3 熔渣物理性质 504
9.3.1 密度 504
9.3.2 黏度、电导和扩散 507
9.3.3 热传导与热扩散 519
9.3.4 表面张力 523
9.4 熔渣化学性质 527
9.4.1 熔渣的碱度 527