《微波強化酸溶性鈦渣有價金屬組元選擇性富集機理研究》是依託昆明理工大學，由陳菓擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微波強化酸溶性鈦渣有價金屬組元選擇性富集機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳菓
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著天然金紅石貯量枯竭，人造金紅石由於具有優異的機械性能和熱特性成為其優質替代品。本項目以鈦鐵礦還原熔煉後得到的酸溶性鈦渣為研究對象，充分研究酸溶性鈦渣的物相組成與結構特點，結合微波加熱特有的能量傳輸方式和選擇性加熱的特性，擬開展微波加熱酸溶性鈦渣製備人造金紅石新工藝及其反應過程機理與調控機制的研究。採用理論分析、實驗研究、分析表征和模擬計算等手段，掌握酸溶性鈦渣的物理化學性質對復介電常數的影響規律、揭示微波選擇性加熱對有價組元的選擇性富集與反應過程動力學參數變化規律的作用機制，獲得相間反應動力學特性。闡明微波加熱對人造金紅石的晶型結構、顯微形貌及粒徑分布的調控機理。該研究將為微波加熱技術在人造金紅石的製備中提供重要的理論依據。
結題摘要
本項目以鈦鐵礦還原熔煉後得到的酸溶性鈦渣為研究對象，充分研究酸溶性鈦渣的物相組成與結構特點，結合微波加熱特有的能量傳輸方式和選擇性加熱的特性，開展了微波加熱酸溶性鈦渣製備人造金紅石新工藝及其反應過程機理與調控機制的研究。當鈦渣粒度為180um，混合V2O5的含量為10%時，在各自的微波波譜圖中，具有較大的相對頻率移動和較低的電壓振幅，此時為不同條件下樣品吸波特性測試的最佳條件。系統研究了微波焙燒溫度和保溫時間對二氧化鈦品位，硫、碳含量和TiO2晶型轉變的影響。隨著微波加熱溫度和保溫時間的增加，二氧化鈦品位和硫、碳含量都呈減少的趨勢，與常規加熱相比，時間縮短。從XRD中可以看出，金紅石TiO2的(101)，(111)和(211)晶面的衍射峰強度逐漸增加，銳鈦型TiO2和Fe3Ti3O10的各個晶面的衍射峰強度逐漸降低。Raman結果表明，位於396.8，515.2，637.0cm-1為銳鈦型TiO2的拉曼振動模式特徵峰強度逐漸減少，位於153.2cm-1為Ti3O5的拉曼振動模式特徵峰消失，位於197.2cm-1為Ti2O3的拉曼振動模式特徵峰消失。位於244.6，445.6，615.0cm-1為金紅石型TiO2的拉曼振動模式特徵峰的強度逐漸增加，並移至低波數，產生紅移。FT-IR結果表明，在1697.0cm-1處的吸收峰為樣品中所含水分的H–O–H的彎曲振動吸收峰消失，在1089.6cm-1處為O–H鍵的彎曲振動吸收峰減弱，在529.3cm-1處為TiO2八面配位體的振動引起的特徵峰移至高波數，產生藍移。SEM結果表明，經過微波處理後的樣品呈現出不規則的針狀結構，在樣品的表面上很多的孔被打開，導致了樣品的表面積增大。樣品中的其他雜質如錳、鎂、矽等富集在灰白色的小顆粒中，有利於下一步的選礦分離過程。該研究將為微波加熱技術在人造金紅石的製備中提供重要的理論依據。相關成果獲得中國有色金屬工業科學技術發明一等獎、中國循環經濟協會科學技術獎勵一等獎、第二十二屆全國發明展覽會金獎等省部級獎勵，出版專著2部，申請專利15項，授權5項，發表論文11篇，其中SCI收錄6篇。參與承辦國際國內學術會議1次，參加學術會議3人次，特邀報告1次；培養博士1名及碩士4名。完成任務書中規定所有的研究內容和技術指標。
