發(fā)布時(shí)間：2017-10-20 00:39

  本文關(guān)鍵詞：磷鉀伴生礦磷酸—鹽酸混酸提鉀研究

  更多相關(guān)文章： 磷鉀伴生礦 提鉀 混酸 動(dòng)力學(xué) 表面活性劑

【摘要】：在農(nóng)作物的生長過程中,需要施用含鉀的肥料。目前,全球的鉀肥生產(chǎn)主要依賴于可溶性的鉀鹽。在我國,可溶性鉀鹽十分缺乏,鉀長石等難溶性鉀礦儲(chǔ)量豐富,從不溶性鉀礦中提取可溶性鉀已成為當(dāng)務(wù)之急。近年來,在湖北宜昌地區(qū)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量高達(dá)8億噸的磷鉀伴生礦,含P_2O_5約為6~12%,含K2O約5~9%,該磷鉀伴生礦具有天然的磷鉀共生的優(yōu)良特性,若能合理地利用其生產(chǎn)國內(nèi)短缺的磷鉀復(fù)合肥,可以緩解我國磷鉀肥供需矛盾。前期實(shí)驗(yàn)表明,鹽酸可作為合適的浸出劑,鉀浸出率高達(dá)92%,但得到的浸出液中氯含量過高、磷含量低,這給后續(xù)的除氯及NPK復(fù)合肥制備帶來了極大的困難。本論文提出采用磷酸-鹽酸混酸分解磷鉀伴生礦期望達(dá)到降氯補(bǔ)磷的目的。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)研究了磷酸-鹽酸混酸提鉀工藝,考察了混酸添加方式、混酸中鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液固比、攪拌速度、氟化鈣用量、溫度對(duì)提鉀過程的影響。結(jié)果表明:鹽酸添加方式不會(huì)對(duì)鉀的浸出率產(chǎn)生明顯的影響,而鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液固比、氟化鈣用量、溫度對(duì)鉀浸出率影響明顯。同時(shí)采用正交回歸設(shè)計(jì)對(duì)混酸提鉀工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,建立相應(yīng)的回歸模型。該模型預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)最優(yōu)方案為鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,液固比為5,氟化鈣用量為2 g,反應(yīng)溫度為95°C,鉀的浸出率為85%左右,與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。(2)對(duì)磷鉀伴生礦在磷酸-鹽酸混酸中的浸出建立了基于未反應(yīng)核收縮模型的動(dòng)力學(xué)方程。通過此模型分別對(duì)鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、固液比、氟化鈣用量以及溫度四個(gè)因素采用產(chǎn)物層擴(kuò)散方程和表面化學(xué)反應(yīng)控制方程進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物層擴(kuò)散控制方程具有較高的擬合度,所得動(dòng)力學(xué)方程為:反應(yīng)過程的表觀活化能為54.67 k J/mol。(3)在最佳工藝條件下,研究了不同類型表面活性劑對(duì)鉀浸出率的影響,結(jié)果表明,陰離子表面活性劑(SLS、SDS)的加入有利于鉀的浸出,浸出率能夠提高10%~15%左右,鉀的浸出率最高可達(dá)95%。陽離子表面活性劑(CTAC)與非離子表面活性劑(PEG-6000、PEG-10000)的加入不利于鉀的浸出。本論文研究結(jié)果可為磷鉀伴生礦及其他難溶鉀礦提取可溶性鉀提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：磷鉀伴生礦 提鉀 混酸 動(dòng)力學(xué) 表面活性劑
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ131.13
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-24
• 1.1 研究背景12
• 1.2 國內(nèi)鉀資源概況12-13
• 1.3 磷鉀伴生礦簡介13-14
• 1.4 鉀長石提鉀研究現(xiàn)狀14-21
• 1.4.1 壓熱法14-15
• 1.4.2 高溫?fù)]發(fā)法15
• 1.4.3 熱分解水浸法15-17
• 1.4.4 熔融浸取法17-18
• 1.4.5 低溫酸分解法18-19
• 1.4.6 微生物分解法19-20
• 1.4.7 鉀長石-CO_2礦化法20
• 1.4.8 小結(jié)20-21
• 1.5 表面活性劑在鉀長石礦中的應(yīng)用21
• 1.6 本論文的研究意義及內(nèi)容21-24
• 1.6.1 論文研究意義21-22
• 1.6.2 論文研究內(nèi)容22-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)分析方法24-26
• 2.1 鉀的分析方法24
• 2.2 激光粒度儀分析24
• 2.3 X射線衍射分析24-25
• 2.4 SEM掃描電鏡分析25-26
• 第三章 混酸提鉀工藝研究26-50
• 3.1 引言26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分26-29
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料26-27
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器27-28
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法28-29
• 3.3 結(jié)果與討論29-37
• 3.3.1 礦物樣品粒度確定29-30
• 3.3.2 混酸加入方式對(duì)鉀浸出率的影響30-32
• 3.3.3 鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)鉀浸出率的影響32-33
• 3.3.4 攪拌速度對(duì)鉀浸出率的影響33-34
• 3.3.5 固液比對(duì)鉀浸出率的影響34-35
• 3.3.6 氟化鈣用量對(duì)鉀浸出率的影響35-36
• 3.3.7 溫度對(duì)鉀浸出率的影響36-37
• 3.4 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化37-46
• 3.4.1 二次回歸正交組合優(yōu)化37-38
• 3.4.2 正交回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì)38
• 3.4.3 因素水平表設(shè)計(jì)38-39
• 3.4.4 正交回歸組合設(shè)計(jì)表設(shè)計(jì)39-44
• 3.4.5 回歸分析44-46
• 3.4.6 規(guī)劃求解得優(yōu)方案46
• 3.5 原礦及礦渣物相分析46-48
• 3.5.1 X射線衍射分析46-47
• 3.5.2 固體表面微觀結(jié)構(gòu)分析47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第四章 混酸浸出磷鉀伴生礦動(dòng)力學(xué)模型研究50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分50-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料50
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑50-51
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法51
• 4.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論51-52
• 4.2.5 礦渣X射線衍射分析52-53
• 4.3 混酸酸浸過程分析53-54
• 4.3.1 提鉀機(jī)理53-54
• 4.3.2 主要反應(yīng)54
• 4.4 鹽酸-磷酸混酸提鉀動(dòng)力學(xué)54-63
• 4.4.1 鹽酸-磷酸混酸浸出磷鉀伴生礦的動(dòng)力學(xué)分析55-57
• 4.4.2 混酸浸出磷鉀伴生礦動(dòng)力學(xué)模型模擬57-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 表面活性劑對(duì)磷鉀伴生礦提鉀過程的影響64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器64-65
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑64-65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)所用儀器65
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置65
• 5.3 實(shí)驗(yàn)方法65-66
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論66-70
• 5.4.1 陰離子表面活性劑對(duì)鉀浸出率的影響66-68
• 5.4.2 陽離子表面活性劑對(duì)鉀浸出率的影響68-69
• 5.4.3 非離子表面活性劑對(duì)鉀浸出率的影響69-70
• 5.5 礦渣物相分析70-71
• 5.6 本章小結(jié)71-74
• 第六章 結(jié)論與建議74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 建議75-76
• 參考文獻(xiàn)76-84
• 碩士期間發(fā)表的論文84-86
• 致謝86

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本文編號(hào)：1064295