钛铁矿碳热还原制取碳氧化钛物相演化机理及提纯研究
发布时间：2021-09-17 07:41
钛及其合金具有优异的物理、化学性能,是重要的轻型结构材料、新型功能材料,被誉为“未来金属”、“第三金属”。虽然钛元素在地壳中储量丰富,但由于现行的冶炼过程工序繁琐、能耗大、成本高,造成了金属钛的价格昂贵,进而限制了金属钛的更广泛应用。本文以广西某钛业公司的钛精矿为研究对象,基于制取导电性能良好的阳极碳氧化钛（TiCxOy）以及电解碳氧化钛（TiCxOy）获取金属钛的相关工艺,进行钛铁矿碳热还原制取碳氧化钛物相演化机理及提纯研究,为电解制取金属钛提供高品质前端原料,提升钛铁矿价值,为降低企业制取金属钛的成本和提高企业的竞争力提供基础参数依据。碳热还原考察碳配比、还原温度、还原时间等对制取碳氧化钛的影响,采用物相分析（XRD）和X射线光电子能谱技术（XPS）对还原产物物相进行表征,明确物相组成,结合热力学分析钛铁矿直接还原的机理和物相变化规律,揭示碳氧化钛（TiCxOy）物相特征及其反应历程和机理。基于钛精矿碳热还原最优条件制备大量样品,进行煤油浮选脱碳、磁选...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年全球钛铁矿储量分布及全球钛铁矿产量分布[21-23]
亚等国家，这些国家年产量约占全球总产量的92.59%,其中全球最大生产国是加拿大和中国[21-23]。如图1-2所示，从储量来看，金红石主要分布在亚洲、北美洲和非洲。金红石储量前三位的依次为美国占40.29%、肯尼亚占18.06%、南非占11.53%。美国金红石的储量世界第一，其储量占比接近世界总储量的一半。从产量来看，2018年金红石总产量超70万吨。金红石主要供给国家是澳大利亚、塞拉利昂、南非等国家，这些国家年产量约占90%，其中澳大利亚成为全球最大的金红石生产国，澳大利亚和塞拉利昂的金红石产量已占全球产量的一半[21]。图1-22018年全球金红石储量分布及全球金红石产量分布[21-23]Fig.1-2Distributionofglobalrutilereservesandglobalrutileproductionin2018虽然钛矿物质类型繁多，但仅有十几种具有工业利用价值。目前可用的钛资源主要是钛铁矿和金红石[18-21]。原生钛矿石和再生钛矿石成为全球钛矿石资源主要供应渠道。随着人类环保意识的增强，再生钛矿石的供应量继续增加，但所占比例仍然很校在过去的几十年中，钛铁矿的总产量一直在持续增长，总供应量超过需求量，但金红石的供求状况恰恰相反，其原料一直供不应求。全球钛工业的两条主要产业链分别是钛矿-钛白粉的化学产业链和钛矿-海绵钛-钛锭-钛材料的有色金属产业链。钛铁矿和金红石是钛矿石主要的上游产品。大部分钛铁矿用于生产普通的二氧化钛，小部分钛铁矿被提纯为人造金红石，再制成海绵钛。高端海绵钛、最终产品高端钛材和高端钛白粉是金红石矿的主要产品。目前，世界上只有四个国家，美国、俄罗斯、日本和中国完整掌握了钛产业链生产技术，但中国的生产技术相对落后[18-21]。1.1.4我国钛资源现状我国的钛资源主要具有以下特点：（1）储量大、种类繁多且分布广。我国的钛资源储
ィ???课?28.7万吨（占全国的58％）。它的产量一直居中国第一位，是我国最大的钛原料生产和供应基地。2016年，由于攀枝花地区发生水污染事件，一些钛精矿生产商停产并限制了生产。同时，由于政策原因，印度和越南也影响了出口。整个钛矿都呈现出紧张的供应格局，这导致钛精矿价格持续上涨。年初的500元/吨在2017年4月升至1900元/吨，现在已经跌至1400-1550元/吨。但总的来说，在这一轮二氧化钛的繁荣周期中，钛矿石的价格落后于钛白粉的价格，未来的市场主要依赖于二氧化钛[26]。国内近年来钛精矿和钛白粉的价格走势图如图1-3和1-4所示。图1-3国内钛精矿价格走势图（元/吨）[26]Fig.1-3Pricetrendofdomestictitaniumconcentrate(Yuan/ton)中国钛资源普遍存在钛矿石品位低，矿物成分复杂，低生产技术水平等问题，导致钛资源综合利用率低，难以满足我国钛白和钛材加工工业的发展需求。充分发挥钛资源的优势，加强转化钛资源能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球钛矿资源现状与利用趋势[J]. 张晓伟,张万益,童英,欧阳江城,宋明磊. 矿产保护与利用. 2019(05)
[2]熔盐电解制备金属钛工艺研究进展[J]. 马通祥,杨宇,刘鹏杰,吕学伟,扈玫珑. 重庆大学学报. 2019(10)
[3]X射线荧光光谱法测定铁矿石中钾、钠、钛、铅、锌、砷[J]. 何振忠. 世界有色金属. 2019(09)
[4]全球钛资源形势分析[J]. 孙仁斌,王秋舒,元春华,张潮,张鑫刚,巴特尔. 中国矿业. 2019(06)
[5]Fe元素含量对钛合金性能的影响[J]. 毛成亮,赵彬,贾蔚菊,李思兰,应扬. 钛工业进展. 2019(02)
[6]熔融制样-X射线荧光光谱法测定镜铁矿中主次成分[J]. 赵毅华. 分析测试技术与仪器. 2019(01)
[7]金属钛制备的研究现状与进展[J]. 周欣,常福增,李兰杰. 北方钒钛. 2018(01)
[8]活性炭碳热还原钛铁矿的动力学研究（英文）[J]. 苟海鹏,张国华,胡晓军,周国治. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(08)
[9]基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法研究[J]. 李俊,陈小辉,吴强,罗斌强,李牧,阳庆国,陶天炯,金柯,耿华运,谭叶,薛桃. 物理学报. 2017(13)
[10]同步辐射高能X射线衍射在材料研究中的应用进展[J]. 王沿东,张哲维,李时磊,李润光,王友康. 中国材料进展. 2017(03)
博士论文
[1]氮氧化钛制备及其在氧电极中应用研究[D]. 王万丽.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]真空碳热还原钛精矿的动力学研究[D]. 吕晓东.贵州大学 2019
[2]硝酸磷肥生产中酸解液除氟和中和料浆降粘的研究[D]. 王恒.太原理工大学 2016
[3]难选钛铁矿浮选试验研究及机理初探[D]. 李康康.昆明理工大学 2015
[4]钛铁矿碳热还原制备Fe-钛氧化物电极的研究[D]. 王震.昆明理工大学 2014
[5]非均相含钛冶金熔渣流变特性及导电性研究[D]. 张璐.东北大学 2013
本文编号：3398267
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年全球钛铁矿储量分布及全球钛铁矿产量分布[21-23]
亚等国家，这些国家年产量约占全球总产量的92.59%,其中全球最大生产国是加拿大和中国[21-23]。如图1-2所示，从储量来看，金红石主要分布在亚洲、北美洲和非洲。金红石储量前三位的依次为美国占40.29%、肯尼亚占18.06%、南非占11.53%。美国金红石的储量世界第一，其储量占比接近世界总储量的一半。从产量来看，2018年金红石总产量超70万吨。金红石主要供给国家是澳大利亚、塞拉利昂、南非等国家，这些国家年产量约占90%，其中澳大利亚成为全球最大的金红石生产国，澳大利亚和塞拉利昂的金红石产量已占全球产量的一半[21]。图1-22018年全球金红石储量分布及全球金红石产量分布[21-23]Fig.1-2Distributionofglobalrutilereservesandglobalrutileproductionin2018虽然钛矿物质类型繁多，但仅有十几种具有工业利用价值。目前可用的钛资源主要是钛铁矿和金红石[18-21]。原生钛矿石和再生钛矿石成为全球钛矿石资源主要供应渠道。随着人类环保意识的增强，再生钛矿石的供应量继续增加，但所占比例仍然很校在过去的几十年中，钛铁矿的总产量一直在持续增长，总供应量超过需求量，但金红石的供求状况恰恰相反，其原料一直供不应求。全球钛工业的两条主要产业链分别是钛矿-钛白粉的化学产业链和钛矿-海绵钛-钛锭-钛材料的有色金属产业链。钛铁矿和金红石是钛矿石主要的上游产品。大部分钛铁矿用于生产普通的二氧化钛，小部分钛铁矿被提纯为人造金红石，再制成海绵钛。高端海绵钛、最终产品高端钛材和高端钛白粉是金红石矿的主要产品。目前，世界上只有四个国家，美国、俄罗斯、日本和中国完整掌握了钛产业链生产技术，但中国的生产技术相对落后[18-21]。1.1.4我国钛资源现状我国的钛资源主要具有以下特点：（1）储量大、种类繁多且分布广。我国的钛资源储
ィ???课?28.7万吨（占全国的58％）。它的产量一直居中国第一位，是我国最大的钛原料生产和供应基地。2016年，由于攀枝花地区发生水污染事件，一些钛精矿生产商停产并限制了生产。同时，由于政策原因，印度和越南也影响了出口。整个钛矿都呈现出紧张的供应格局，这导致钛精矿价格持续上涨。年初的500元/吨在2017年4月升至1900元/吨，现在已经跌至1400-1550元/吨。但总的来说，在这一轮二氧化钛的繁荣周期中，钛矿石的价格落后于钛白粉的价格，未来的市场主要依赖于二氧化钛[26]。国内近年来钛精矿和钛白粉的价格走势图如图1-3和1-4所示。图1-3国内钛精矿价格走势图（元/吨）[26]Fig.1-3Pricetrendofdomestictitaniumconcentrate(Yuan/ton)中国钛资源普遍存在钛矿石品位低，矿物成分复杂，低生产技术水平等问题，导致钛资源综合利用率低，难以满足我国钛白和钛材加工工业的发展需求。充分发挥钛资源的优势，加强转化钛资源能力。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球钛矿资源现状与利用趋势[J]. 张晓伟,张万益,童英,欧阳江城,宋明磊. 矿产保护与利用. 2019(05)
[2]熔盐电解制备金属钛工艺研究进展[J]. 马通祥,杨宇,刘鹏杰,吕学伟,扈玫珑. 重庆大学学报. 2019(10)
[3]X射线荧光光谱法测定铁矿石中钾、钠、钛、铅、锌、砷[J]. 何振忠. 世界有色金属. 2019(09)
[4]全球钛资源形势分析[J]. 孙仁斌,王秋舒,元春华,张潮,张鑫刚,巴特尔. 中国矿业. 2019(06)
[5]Fe元素含量对钛合金性能的影响[J]. 毛成亮,赵彬,贾蔚菊,李思兰,应扬. 钛工业进展. 2019(02)
[6]熔融制样-X射线荧光光谱法测定镜铁矿中主次成分[J]. 赵毅华. 分析测试技术与仪器. 2019(01)
[7]金属钛制备的研究现状与进展[J]. 周欣,常福增,李兰杰. 北方钒钛. 2018(01)
[8]活性炭碳热还原钛铁矿的动力学研究（英文）[J]. 苟海鹏,张国华,胡晓军,周国治. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(08)
[9]基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法研究[J]. 李俊,陈小辉,吴强,罗斌强,李牧,阳庆国,陶天炯,金柯,耿华运,谭叶,薛桃. 物理学报. 2017(13)
[10]同步辐射高能X射线衍射在材料研究中的应用进展[J]. 王沿东,张哲维,李时磊,李润光,王友康. 中国材料进展. 2017(03)
博士论文
[1]氮氧化钛制备及其在氧电极中应用研究[D]. 王万丽.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]真空碳热还原钛精矿的动力学研究[D]. 吕晓东.贵州大学 2019
[2]硝酸磷肥生产中酸解液除氟和中和料浆降粘的研究[D]. 王恒.太原理工大学 2016
[3]难选钛铁矿浮选试验研究及机理初探[D]. 李康康.昆明理工大学 2015
[4]钛铁矿碳热还原制备Fe-钛氧化物电极的研究[D]. 王震.昆明理工大学 2014
[5]非均相含钛冶金熔渣流变特性及导电性研究[D]. 张璐.东北大学 2013
本文编号：3398267
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