电化学方法研究FeTiO3溶出液中铁离子的还原行为
本文通过综述国内外钛资源概况，钛矿床类型以及钛铁矿的富集方法，了解了目前钛铁矿的分布情况和处理方法。近年来碱法处理钛铁矿作为一种节约能源的清洁工艺脱颖而出。 我国攀西地区的钛资源丰富，是我国钛资源的主要来源。为了更好地综合利用攀西地区的钛铁矿，本文合成钛铁矿FeTiO3作为研究对象，将FeTiO3和NaOH在600℃下进行碱熔融反应，经水洗再经过硫酸的酸浸处理，得到稳定的溶出液，溶出液的主要成分为Fe2(SO4)3和TiOSO4。为了有效实现铁和钛分离，需要把溶出液中的Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ)，然后再调节pH值使铁离子以Fe(OH)2形式沉淀出来，除铁的硫酸氧钛溶液经浓缩，煅烧制得到造金红石。为了把溶出液中Fe(Ⅲ)优先还原为Fe(Ⅱ)，本文用电化学方法研究了FeTiO3溶出液中Fe(Ⅲ)的还原行为，为进一步实现铁和钛的分离打下理论基础。 本论文采用循环伏安法和交流阻抗谱分别研究了温度、FeTiO3溶出液浓度、Fe(Ⅲ)浓度、酸浸过程中硫酸浓度对FeTiO3溶出液中的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)与Ti(Ⅳ)/Ti(Ⅲ)电化学还原行为的影响。实验结果表明:在FeTiO3溶出液中，随着温度升高、FeTiO3溶出液浓度升高、Fe(Ⅲ)浓度下降、硫酸浓度降低，Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)与Ti(Ⅳ)/Ti(Ⅲ)的还原峰电位差值逐渐增大，有利于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的优先还原;Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)还原反应的电化学极化阻抗随着温度升高、硫酸浓度下降而变小，相应的Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的还原反应速度增加。这表明，可以用电化学方法把FeTiO3溶出液中的Fe(Ⅲ)优先还原成Fe(Ⅱ)，从而通过调节pH值实现铁和钛的最终分离。分析表明，Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)在FeTiO3溶出液中的还原反应是电化学反应和扩散同时控制的准可逆反应。本实验用旋转圆盘电极实验得到了FeTiO3溶出液中Fe(Ⅲ)的扩散系数为2.5×10-7 cm2·s-1。
FeTiO3溶出液;铁离子;电化学方法;酸浸处理;循环伏安法;交流阻抗谱
东北大学
硕士
冶金物理化学
许茜
2013
中文
TF823
61
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）