钛是我国重大的富有特色的战略金属资源,有极大的蕴藏量。高钛渣收尘灰中含有约25~30%的二氧化钛,20%左右的铁。2014年高钛渣产量18.09万吨,约占全国总产量的36.19%,产能60.2万吨,产值5.79亿元,每生产1万吨高钛渣将产生1000吨收尘灰。其中只有一小部分添加用于富钛料制备,其余部分都没能很好的利用,既浪费了资源又污染了环境。因此,合理有效地利用高钛渣收尘灰,研发清洁高效的钛、铁和多金属综合利用的新技术和新方法,将具有重大的经济价值和社会效益。通过化学成分分析、X射线衍射、X荧光光谱分析、激光粒度分析、扫描电镜等分析方法,掌握了高钛渣收尘灰元素含量,物相组成及粒度特性;通过对尘灰的热处理,认识其相转变关系,为提高高钛渣收尘灰中钛的提取率提供理论基础。论文采用盐酸酸浸-氢氧化钠碱浸处理高钛渣收尘灰的工艺路线,探索尘灰中钛铁回收最佳工艺条件。高钛渣收尘灰盐酸酸浸的热力学分析表明,这些反应均能自发进行。酸浸实验考察了盐酸浓度、酸灰比、酸浸温度以及酸浸时间对高钛渣收尘灰中主要组分钛和铁浸出率的影响。正交实验结果表明,影响尘灰中钛和铁浸出率的因素的显著性顺序是相同的,依次为:酸浸温度、盐酸浓度、酸灰比以及酸浸时间。单因素实验结果表明,盐酸浓度为12mol/L,酸灰比为1.5,酸浸温度为100℃,酸浸时间为5h时,盐酸对收尘灰中铁浸出率较高,同时钛浸出率较低,酸浸灰TiO2含量提高到39.7%。高钛渣收尘灰的盐酸浸出液通过水解得到氧化铁,含量可以达到85%,同时冷凝回收盐酸,盐酸可以循环使用,大大降低了盐酸的使用量。在碱浸反应阶段,用氢氧化钠溶液对经酸浸除去大部分铁而钛相对富集的酸浸灰进行碱浸实验研究,确定了该过程的优化工艺参数。结果表明,碱浓度为8mol/L、碱灰比为1.3、碱浸温度为100℃、碱浸时间为2h时,浸出灰的二氧化钛的品位可以达到56.4%。