利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法及系统

本发明涉及固废资源化利用，具体涉及利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法及系统。

背景技术：

1、提钛尾渣是高钛型高炉渣经“高温碳化-低温氯化”提钛工艺排放的废渣，主体由氧化钙、氧化硅、氧化铝构成玻璃体结构，具备潜在胶凝活性，并含有少量铁、锰、钛等金属及其氧化物、硫化物杂质；然而，在该尾渣的复杂组分中，氯离子是决定其能否资源化利用的关键因素。

2、在“低温氯化”工艺段，大量氯气或氯化物会参与反应，导致提钛尾渣中不可避免地残留部分氯盐。提钛尾渣若直接堆存，其中的可溶性氯盐极易在雨水淋溶作用下浸出，氯离子具有强配位和络合能力，会显著改变尾渣中重金属的赋存形态，大幅增加其溶解迁移风险，对周边地下水及土壤生态系统构成长期威胁。

3、基于此，目前将提钛尾渣用作水泥混合材或混凝土掺合料是实现大规模消纳的主要途径，但氯离子的存在给该路线的实际应用带来了一定挑战；氯离子是钢筋混凝土中钢筋锈蚀的主要诱因，当尾渣掺入量稍高时，其带入的氯离子极易超出建材标准中的限值要求，导致建材出现开裂等性能下降的问题，导致难以实现提钛尾渣的规模化消纳。

4、针对上述问题，现有研究多采用水洗脱氯或高温热处理；水洗法耗水量大、产生的高盐废水处理困难，且脱氯后尾渣胶凝活性进一步下降；热处理法能耗极高、设备投资大，且可能产生含氯有毒废气等二次污染；这些方法因未精准把握氯离子在尾渣中的结合形态与迁移规律，处理效果不稳定或综合成本过高，难以实现经济可行的规模化应用。

5、综上所述，基于氯离子在尾渣中的赋存特性，开发一种针对性强、绿色低碳的氯离子浸出技术，已成为破解提钛尾渣大规模安全利用难题、推动钛产业绿色可持续发展的迫切需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法及系统，解决了现有技术中提钛尾渣浸取含量少、浸取速率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供了利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其包括以下步骤：

4、s1：将提钛尾渣与去离子水按照一定比例混合，配置成提钛尾渣悬浮浆液，搅拌后进行固液分离；向分离得到的固相物料中加入去离子水，搅拌后得到提钛尾渣浆液；

5、s2：将制备好的提钛尾渣浆液通过泵连续输送至喷头，并垂直射流至设置于喷头下方的接收极板表面，同时在喷头与极板之间施加高压电场，并使喷头作为放电端、极板作为接地端，喷射出的浆液在高压电场作用下形成荷电液滴，并在向下流动过程中发生库仑破碎，形成尺度更小的二次液滴，最终在极板表面被收集；

6、s3：将收集起来的浆液进行固液分离，得到滤液与低氯含量的提钛尾渣。

7、第二方面，提供了利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的系统，其包括：

8、球磨机，其用于对提钛尾渣进行研磨处理；

9、第一磁力搅拌器，其用于对提钛尾渣悬浮浆液进行搅拌，且其上放置有用于配置提钛尾渣悬浮浆液的第一烧杯；

10、抽滤瓶，其分别与第一烧杯和真空泵连接，并通过真空泵对提钛尾渣悬浮浆液进行固液分离；

11、第二磁力搅拌器，其用于对提钛尾渣浆液进行搅拌，且其上放置有用于配置钛尾渣浆液的第二烧杯；

12、喷头，其通过蠕动泵与第二烧杯连接，且喷头与高压电源的正极连接；

13、接收极板，其与高压电源的负极连接；

14、铁架台，喷头和接收极板通过铁架台固定，以使喷头位于接收极板的正上方并进行垂直射流，铁架台接地设置。

15、本发明的有益效果为：

16、1.本方案对提钛尾渣固废进行资源化预处理，通过电场强化浸取速率，有效降低提钛尾渣中的氯含量，同时降低了提钛尾渣无害化处理成本，提升了经济效益与环境效益；浸取过程中无需添加化学药剂，避免了二次污染，符合固废资源化、绿色环保的产业发展导向。

17、2.本方案采用的电场射流破碎技术，使提钛尾渣浆液形成荷电液滴并发生库仑破碎，形成更小的液滴，显著增大了尾渣颗粒与浸取介质的接触面积，强化了氯离子的溶出动力学过程，相比传统浸取方法，大幅提高了氯离子浸取速率，且高压电场电压可在0-10 kv范围内灵活调节，适配不同氯含量提钛尾渣的处理需求；其操作便捷、能耗可控，对于提钛尾渣高效化无害化处理具有良好的应用前景。

1.利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于，在执行步骤s1之前，对提钛尾渣进行研磨处理，且研磨后粒径不大于50 μm。

3.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于，步骤s1中提钛尾渣与去离子水混合的比例为0.2-2 g:100 ml。

4.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于，步骤s1中提钛尾渣悬浮浆液在配置时，在10-80 ℃条件下进行搅拌，搅拌时间为0-4 h。

5.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于，步骤s2中的喷头和接收极板的均由金属材质制成，且金属材质为铜、铁、不锈钢中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于：步骤s2中泵的流速为0-20 ml/min，高压电场的电压为0-10 kv，电场强度为0-10 kv/cm。

7.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于：步骤s2中喷头与接收极板之间的垂直距离为1-3 cm。

8.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于：步骤s2中的电场射流破碎过程在恒温条件下进行，且温度为20-40 ℃。

9.根据权利要求1所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于：执行步骤s3之后，对提钛尾渣进行洗涤并烘干。

10.利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的系统，其采用权利要求1-9任一项所述的利用电场强化提钛尾渣中氯离子浸取速率的方法，其特征在于，包括：