本文關(guān)鍵詞：含砷石膏渣碳熱還原分解特性研究

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【摘要】：銅的火法冶煉會產(chǎn)生大量的含砷石膏渣污泥,受制于政策法規(guī)、處理技術(shù)和成本的限制,此類石膏渣污泥目前仍無法有效處置或利用,冶煉企業(yè)通常將其暫存于‘三防”渣庫中�！叭馈痹鼛煊糜诙汛婧槭嘣勰�,不僅維護(hù)成本較高,而且存在巨大的安全隱患,一旦發(fā)生地震、泥石流、洪水等地質(zhì)災(zāi)害,含砷石膏渣污泥侵入周邊環(huán)境,將對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害,所以,含砷石膏渣污泥亟待進(jìn)行無害化或資源化處理,意義重大。本文對含砷石膏渣在碳熱還原分解過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了分組,并采用HSC熱力學(xué)計算軟件計算和分析了各個反應(yīng)的ΔrGm(?)和ΔrHm(?)。在分析含砷石膏渣的物相組成與浸出毒性的基礎(chǔ)上,開展了含砷石膏渣-煤粉的TG-DTG-DSC-FTIR分析和固定床反應(yīng)實驗研究,并對分解殘渣的失重率和分解殘渣中砷元素的浸出濃度以及總砷含量進(jìn)行了考察,然后計算了砷元素的揮發(fā)率,基本確定了含砷石膏渣碳熱還原分解行為的特性及砷元素遷移的規(guī)律。結(jié)果表明：含砷石膏渣主要成分為CaSO4及其水合物,含有As、Zn、Cu、Sb、 Bi、Pb、Cd、Hg和Se等重金屬元素,其中As和Se浸出毒性分別為214.06mg·L-1和2.47mg·L-1,超過《GB 5085.1-2007危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的5mg·L-1和1mg·L-1限值,Hg元素略微超標(biāo),故此,含砷石膏渣屬于危險廢棄物；含砷石膏渣熱分解過程伴隨著游離水和結(jié)晶水的脫除、氫氧化物、碳酸鹽、亞砷酸鹽和CaSO4的分解；當(dāng)摻入的煤粉量使C/S (C/CaSO4)摩爾比為1.5時,具有最高的失重率,且分解殘渣中砷元素具有最低的浸出濃度0.14mg/L,遠(yuǎn)低于5mg/L的國標(biāo)限制值；煤粉的摻入有利于砷的揮發(fā),揮發(fā)率最高達(dá)到了98.70%,砷元素的高揮發(fā)率是分解殘渣浸出毒性降低的主要原因；含砷石膏渣單獨熱分解時分解殘渣中能夠檢測到CaO的物相峰,而在摻入一定量的煤粉后分解殘渣的XRD譜圖中沒有檢測到CaO,主要是CaS的物相峰。同時,通過XRD分析可知,揮發(fā)煙塵的主要成分是As203,這與砷的高揮發(fā)率是相對應(yīng)；含砷石膏渣碳熱還原分解處置法實現(xiàn)了含砷石膏渣的無害化處置和砷元素的富集。
【關(guān)鍵詞】：含砷石膏渣 還原分解 TG-DSC-FTIR 浸出毒性
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X758
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 砷的概述11-17
• 1.2.1 砷及其化合物11-13
• 1.2.2 砷的穩(wěn)定性13-14
• 1.2.3 砷的應(yīng)用14-15
• 1.2.4 砷中毒與污染15-17
• 1.3 有色冶金中砷污染與砷治理17-21
• 1.3.1 砷在礦物中的分布17-19
• 1.3.2 砷在冶煉過程中的遷移轉(zhuǎn)化19-20
• 1.3.3 砷的污染物及其處置方法20-21
• 1.4 含砷石膏渣來源和危害21-22
• 1.4.1 含砷石膏渣的來源21
• 1.4.2 含砷石膏渣的潛在危害21-22
• 1.5 含砷石膏渣的處置方法22-24
• 1.5.1 含砷石膏渣的無害化處置法22-24
• 1.5.2 含砷石膏渣的資源化處置法24
• 1.6 研究意義及研究內(nèi)容24-27
• 1.6.1 課題研究意義24-25
• 1.6.2 論文研究內(nèi)容25
• 1.6.3 課題來源25-27
• 第二章 實驗部分27-33
• 2.1 實驗原料27
• 2.2 化學(xué)試劑和實驗儀器27-28
• 2.2.1 化學(xué)試劑27-28
• 2.2.2 所用儀器設(shè)備28
• 2.3 TG-FTIR實驗28-29
• 2.4 固定床反應(yīng)實驗29-30
• 2.5 分析測試方法30
• 2.6 浸出毒性測試30-33
• 2.6.1 HJ/T299-200730-31
• 2.6.2 EPA Method 131131-33
• 第三章 含砷石膏渣碳熱還原分解的熱力學(xué)計算33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 主要化學(xué)反應(yīng)33-35
• 3.3 吉布斯自由能與溫度的關(guān)系35-39
• 3.4 反應(yīng)平衡組分圖39-45
• 3.4.1 碳的氧化反應(yīng)39-40
• 3.4.2 CaSO_4碳熱還原40-44
• 3.4.3 砷酸鹽的分解轉(zhuǎn)化44-45
• 3.5 小結(jié)45-47
• 第四章 含砷石膏渣碳熱還原分解的TG-FTIR分析47-65
• 4.1 污泥特性47-49
• 4.2 含砷石膏渣和煤粉直接熱分解49-54
• 4.2.1 煤粉直接熱分解49-52
• 4.2.2 石膏渣直接熱分解52-54
• 4.3 煤粉對含砷石膏渣分解的影響規(guī)律54-63
• 4.3.1 TG-DSC分析54-59
• 4.3.2 FTIR分析59-63
• 4.4 小結(jié)63-65
• 第五章 固定床反應(yīng)評價實驗65-89
• 5.1 分解過程中砷的遷移走向65-75
• 5.1.1 含砷石膏渣熱穩(wěn)定性65-67
• 5.1.2 煤粉摻入比例影響67-75
• 5.2 還原分解過程中氣體產(chǎn)物分析75-80
• 5.3 分解殘渣以及揮發(fā)煙塵的物相分析80-85
• 5.4 含砷石膏渣替代鈣基冶煉熔劑可行性分析85-86
• 5.5 小結(jié)86-89
• 第六章 結(jié)論89-91
• 致謝91-93
• 參考文獻(xiàn)93-101
• 附錄101
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表與專利申請101

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 農(nóng)澤喜;王興潤;舒新前;張潔;劉峰;何潔;;含砷冶煉廢渣高溫?zé)Y(jié)過程砷的遷移特性[J];環(huán)境工程學(xué)報;2013年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李玉虎;有色冶金含砷煙塵中砷的脫除與固化[D];中南大學(xué);2012年

2 謝海云;高砷硫化銅精礦細(xì)菌浸出及砷的綜合利用工藝及理論研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

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本文編號：852373