本文關(guān)鍵詞：磷尾礦燒制陶粒工藝及資源化利用的試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磷尾礦是磷礦浮選精礦后的剩余廢料。由于磷尾礦中五氧化二磷的含量比較低,雜質(zhì)多,沒(méi)有生產(chǎn)磷肥或磷酸的價(jià)值,導(dǎo)致磷尾礦大量堆積。然而磷尾礦中仍含有多種有用成分,如何有效的利用磷尾礦中有用成分是資源綜合利用的熱點(diǎn)課題之一。我國(guó)目前對(duì)磷尾礦的利用方式主要有二次資源再選、建筑材料、土壤改良劑等。本文以磷尾礦、軟夾層和黑色頁(yè)巖為原料,研究燒制陶粒。通過(guò)單因素試驗(yàn)確定陶粒的燒制工藝,然后采用響應(yīng)曲面法對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化,最后對(duì)磷尾礦陶粒制品進(jìn)行資源化利用試驗(yàn)研究。為磷尾礦、軟夾層、黑色頁(yè)巖的綜合利用提供新途徑,同時(shí)為磷尾礦中磷的利用提供依據(jù)。主要工作和取得的成果如下:(1)通過(guò)XRF和XRD對(duì)磷尾礦、軟夾層、黑色頁(yè)巖的化學(xué)組成和物相進(jìn)行了測(cè)試分析。發(fā)現(xiàn)原料中仍有P2O5,且主要以羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]、氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]的形式存在。因此,大量磷尾礦堆存于尾礦庫(kù)中,未被充分利用,造成資源浪費(fèi)。(2)以磷尾礦為主料,軟夾層和黑色頁(yè)巖為輔料燒制陶粒。通過(guò)單因素試驗(yàn),分析原料配比和燒制工藝對(duì)陶粒制品的有效磷含量、全磷含量、1h吸水率、顆粒強(qiáng)度、堆積密度的影響。最終確定燒制陶粒的最優(yōu)條件為:磷尾礦:軟夾層:黑色頁(yè)巖:81%:9%:10%,預(yù)熱溫度400℃,預(yù)熱時(shí)間10min,燒結(jié)溫度900℃,燒結(jié)時(shí)間50min。由此獲得的磷尾礦陶粒制品的有效磷含量為8.32%,全磷含量為14.86%,1h吸水率為13.82%,堆積密度為922.43kg/m3,顆粒強(qiáng)度為270.29N。(3)為了得到有效磷含量更高、性能更好的陶粒制品,采用響應(yīng)曲面法(RSM)對(duì)原料的配比、燒制工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。對(duì)響應(yīng)值(有效磷含量,1h吸水率)的響應(yīng)面模型分別進(jìn)行方差分析,并通過(guò)P值和試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的圖形對(duì)響應(yīng)面進(jìn)行顯著性分析;通過(guò)對(duì)響應(yīng)曲面圖形綜合分析,最后模型預(yù)測(cè)得到的磷尾礦含量和1h吸水率與驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果吻合。優(yōu)化得到的試驗(yàn)條件為:磷尾礦:軟夾層:黑色頁(yè)巖:82%:9%:9%,預(yù)熱溫度350℃,預(yù)熱時(shí)間6min,燒結(jié)溫度883℃,燒結(jié)時(shí)間60min。由此條件得到的磷尾礦陶粒制品有效磷含量為9.17%,全磷含量14.23%,1h吸水率為14.95%,顆粒強(qiáng)度242.53N,堆積密度為869.36kg/m3。相比單因素試驗(yàn),有效磷含量提高了11.9%,1h吸水率提高了8.2%,堆積密度降低了6%。(4)對(duì)磷尾礦陶粒制品進(jìn)行資源化利用研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):磷尾礦陶粒制品中含有9.17%的有效磷,有提高土壤肥效的物質(zhì)基礎(chǔ);利用XRD分析陶粒制品物相發(fā)現(xiàn),制品中主要有含磷礦物晶體,能中和酸性土壤的PH值;陶粒制品的As、Hg、Cd、Pb和Cr五種重金屬含量和PH等指標(biāo)滿足國(guó)家的《城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB8172-87),可進(jìn)行農(nóng)用資源化利用。將磷尾礦陶粒制品用于小白菜盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與未加陶粒的處理相比,施加陶粒的處理組的小白菜的株高、單株鮮重、產(chǎn)量等直觀數(shù)據(jù)均比未施加陶粒的處理組高,且當(dāng)陶粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%,小白菜產(chǎn)量最高,最大增產(chǎn)率為77.31%,表明磷尾礦陶粒在農(nóng)用資源化處置方面效果很好,有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
【關(guān)鍵詞】：磷尾礦 陶粒 燒制 響應(yīng)曲面法 資源化利用
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD926.4;TQ174.6
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 磷礦資源概述10-11
• 1.2 磷尾礦的概述11-14
• 1.2.1 磷尾礦的產(chǎn)生及危害11-12
• 1.2.2 磷尾礦國(guó)內(nèi)外綜合利用研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 陶粒的資源化利用概述14-16
• 1.3.1 陶粒的基本情況14
• 1.3.2 燒制陶粒對(duì)原料成分要求14-15
• 1.3.3 陶粒的資源化利用研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本課題的研究目的及意義、內(nèi)容、技術(shù)路線16-20
• 1.4.1 本課題研究目的及意義16
• 1.4.2 本文研究的內(nèi)容16-17
• 1.4.3 本文研究的技術(shù)路線17-20
• 2 原料處理和試驗(yàn)方法20-32
• 2.1 磷尾礦和軟夾層及黑色頁(yè)巖的性能特征20-25
• 2.1.1 原料樣品的化學(xué)組成分析21-22
• 2.1.2 原料樣品的物相分析22-25
• 2.2 部分試驗(yàn)設(shè)備25
• 2.3 陶粒燒制流程25-28
• 2.4 陶粒指標(biāo)的檢測(cè)方法28-30
• 2.4.1 有效磷和全磷含量測(cè)定方法28-29
• 2.4.2 1h吸水率測(cè)定方法29
• 2.4.3 陶粒的顆粒強(qiáng)度測(cè)定方法29-30
• 2.4.4 陶粒的堆積密度測(cè)定方法30
• 2.5 磷尾礦陶粒的資源化利用研究試驗(yàn)流程30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 3 磷尾礦燒制陶粒試驗(yàn)研究32-44
• 3.1 引言32
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)32-33
• 3.3 原料配比和燒制工藝的確定33-42
• 3.3.1 軟夾層摻量對(duì)陶粒性能的影響33-34
• 3.3.2 黑色頁(yè)巖的摻量對(duì)陶粒性能的影響34-36
• 3.3.3 預(yù)熱溫度的確定36-37
• 3.3.4 預(yù)熱時(shí)間的確定37-38
• 3.3.5 燒結(jié)溫度的確定38-40
• 3.3.6 燒結(jié)時(shí)間的確定40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 基于響應(yīng)曲面法的陶粒原料配比和燒制工藝優(yōu)化44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 響應(yīng)曲面法的基本原理44
• 4.3 建立試驗(yàn)響應(yīng)面模型44-48
• 4.3.1 響應(yīng)曲面的模型建立方法44-47
• 4.3.2 建立本試驗(yàn)響應(yīng)面模型47-48
• 4.4 結(jié)果與討論48-59
• 4.4.1 響應(yīng)面模型回歸方程50-54
• 4.4.2 有效磷的含量54-57
• 4.4.3 1h吸水率57-59
• 4.5 試驗(yàn)工藝優(yōu)化59
• 4.6 本章小結(jié)59-62
• 5 磷尾礦陶粒的資源化利用研究62-70
• 5.1 磷尾礦陶粒制品的農(nóng)用資源化利用可行性研究62-63
• 5.1.1 磷尾礦陶粒制品的物相分析62-63
• 5.1.2 磷尾礦陶粒制品的重金屬含量和PH分析63
• 5.1.3 磷尾礦陶粒制品中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量分析63
• 5.2 資源化利用試驗(yàn)材料63-64
• 5.2.1 陶粒63-64
• 5.2.2 供試土壤64
• 5.2.3 供試作物64
• 5.3 資源化利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)64-66
• 5.3.1 盆栽試驗(yàn)65
• 5.3.2 測(cè)定項(xiàng)目65-66
• 5.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析66-68
• 5.4.1 不同處理對(duì)小白菜的株高和鮮重的影響66-67
• 5.4.2 不同處理對(duì)小白菜產(chǎn)量和增產(chǎn)率的影響67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 6 結(jié)論與展望70-74
• 6.1 總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-74
• 致謝74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 附錄80
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目80

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