预还原对含杂硫酸氧钛溶液水热水解除铁影响

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0123

摘要/Abstract

摘要：

探究了向含镁、铝、铁杂质的硫酸氧钛溶液中加入铝粉，以此来改变部分元素价态的预还原处理方法对钛液水热水解除铁过程的影响。以电极电势理论为指导，将钛液中全部Fe（Ⅲ）还原为Fe（Ⅱ）、少量Ti（Ⅳ）还原为Ti（Ⅲ），随后在120 ℃下水热反应4 h。预还原及未预还原样品的钛水解率分别为98.59%和97.47%，水解产物中的铁含量分别为115 mg/kg和117 10 mg/kg（以TiO₂计）。结合各反应在110~150 ℃下的热力学平衡常数与相关平衡方程，利用牛顿-拉弗森迭代法求解得到平衡体系在不同温度下的各组分浓度，阐明了预还原前后溶液中Mg、Al及Fe杂质在水热水解过程中的变化规律。实验与热力学相互印证，揭示了预还原对含杂硫酸氧钛溶液水热水解除铁过程的强化机制。

关键词: 预还原, 硫酸氧钛, 水热水解, 除铁, 水解率

Abstract:

The effect of pre-reduction treatment by adding aluminum powder to titanium oxysulfate solution containing magnesium，aluminum，and iron impurities and changing the valence of some elements on the process of iron removal from titanium liquid by hydrothermal hydrolysis was investigated.Under the guidance of electrode potential theory，all Fe（Ⅲ） in titanium liquid was reduced to Fe（Ⅱ），and a small amount of Ti（Ⅳ） was reduced to Ti（Ⅲ）.Subsequently，hydrothermal reaction was conducted at 120 ℃ for 4 h.Titanium hydrolysis efficiency of samples with and without pre-reduction were 98.59% and 97.47%，and iron content in the hydrolysate was 115 mg/kg and 11 710 mg/kg（based on TiO₂），respectively.Combining the thermodynamic equilibrium constant of each reaction at 110~150 ℃ with the relevant equilibrium equation，the concentration of each component in the equilibrium system at different temperatures was obtained by Newton-Raphson iterative method，and the change law of Mg，Al and Fe impurities in the solution with and without pre-reduction during the hydrothermal hydrolysis process was illustrated.The strengthening mechanism of pre-reduction on the deferrization in the hydrothermal hydrolysis process of titanium sulfate solution containing impurities was revealed through mutual verification of experiments and thermodynamics.

Key words: pre-reduction, titanyl sulfate, hydrothermal hydrolysis, deferrization, hydrolysis efficiency

中图分类号:

TQ134.11

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图/表 7

表 1

图1

图2

表2

图3

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图5

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样品	2θ/（°）	β_1/2	D/nm	晶型
含铁量11 710 mg/kg	25.19	1.407	5.75	100%A
含铁量115 mg/kg	25.25	1.229	6.58	100%A
含铁量0	25.28	1.158	6.99	100%A

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