本文關(guān)鍵詞：阿克塞石棉尾礦資源化利用的熱力學(xué)、動力學(xué)及工藝技術(shù)評價研究

  更多相關(guān)文章： 溫石棉尾礦 焙燒 熱力學(xué) 非等溫動力學(xué) 環(huán)保

【摘要】：溫石棉尾礦的大量堆積容易引起大氣、水體和土壤污染,對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴重危害,而且可造成資源浪費。針對目前研究主要集中于實驗研究,而忽略理論計算的不足,本文以甘肅省阿克塞紅柳溝溫石棉尾礦為原料,對石棉尾礦直接焙燒及添加硫酸銨、硫酸氫銨、硫酸銨-硫酸、碳酸鈉和氫氧化鈉后共六種焙燒活化工藝的Gibbs自由能變化進行了計算；研究了硫酸銨-硫酸混合焙燒溫石棉尾礦浸取提鎂技術(shù)的最佳焙燒工藝條件,研究了焙燒過程的反應(yīng)機理,詳細計算了焙燒過程的非等溫動力學(xué)；研究了運用活化產(chǎn)物水浸液和水浸殘渣制備高純硅鎂化合物制備的工藝條件,計算了氫氧化鎂晶體生長動力學(xué)和白炭黑沉淀動力學(xué)。同時,對工藝進行綜合評價研究。研究結(jié)果表明：相比其他五種工藝技術(shù),硫酸銨-硫酸混合焙燒活化工藝的反應(yīng)活性僅比硫酸氫銨焙燒活化工藝略低,比其他四種工藝都高。氣體的總分壓對各反應(yīng)系統(tǒng)的影響總趨勢相同,但是,氣體分壓對各種工藝技術(shù)的影響的程度不相同。以硫酸銨為焙燒助劑,濃硫酸為活化劑焙燒石棉尾礦提取氧化鎂,氧化鎂提取率可達86%。焙燒水浸后得到的水浸渣良好的繼承了尾礦的形貌特征。過程分析表明,該焙燒過程主要分為三個階段。動力學(xué)實驗表明：以硫酸銨-濃硫酸為助劑焙燒活化溫石棉尾礦的三個階段中前兩個階段的最概然機理函數(shù)為G(α)=-ln(1-α),f(α)=1-α；第三個階段的最概然機理函數(shù)為G(α)=[-ln(1-α)]~(2/3),f(α)=3/2(1-α)[-ln(1-α)]~(1/3)。三個階段反應(yīng)的表觀活化能Ea依次為9321kJ·mol~(-1)、162.34kJ·mol~(-1)和 122.21kJ·mol~(-1),指前因子1gA_k依次為12.25S~(-1)、20.36 S~(-1)和14.17 S~(-1)。焙燒活化產(chǎn)物的水浸液經(jīng)調(diào)節(jié)pH值除雜后獲得精制硫酸鎂溶液,加入氨水,采用同時注入沉淀法在pH值為10.5條件下制備了片狀結(jié)構(gòu)完好的氫氧化鎂,Mg2+的轉(zhuǎn)化率達94.8%；動力學(xué)分析表明Mg(OH)_2的晶體質(zhì)量和晶體平均粒徑隨著反應(yīng)時間的延長表現(xiàn)出指數(shù)增長的趨勢。以氫氧化鎂為原料通過焙燒制備氧化鎂,隨焙燒溫度的升高,氧化鎂的晶粒逐漸增大。焙燒活化產(chǎn)物的水浸渣經(jīng)堿浸處理后制備偏硅酸鈉,加入硫酸,采用同時注入沉淀法,在pH值為8.5條件下制備了超細白炭黑；動力學(xué)實驗表明,以偏硅酸鈉制備白炭黑屬于二級反應(yīng),動力學(xué)常數(shù)為0.0019dm3/(mol.min),反應(yīng)速率方程為r=0.0019(α-x)(b-x)。運用硫酸銨-硫酸焙燒活化工藝技術(shù)提取溫石棉尾礦中的有價組分,焙燒過程的硫酸銨回收率達到88%,Mg(OH)_2制備過程中硫酸銨的回收率達到86%,有效的減輕了化學(xué)助劑對環(huán)境的負荷。與直接焙燒活化及添加硫酸氫銨、碳酸鈉及氫氧化鈉后焙燒活化工藝技術(shù)相比,采用硫酸銨-硫酸焙燒技術(shù)的能耗低,提取率高。與硫酸銨焙燒活化工藝技術(shù)相比,采用硫酸銨-硫酸焙燒工藝技術(shù)經(jīng)濟效益更好。采用硫酸銨-硫酸焙燒循環(huán)工藝技術(shù)能很好的做到大大減少污染物排放和保護生態(tài)環(huán)境,通過一定的處理能夠?qū)崿F(xiàn)排放物無害化。同時,該工藝是循環(huán)工藝,節(jié)省化工助劑,從而降低成本,提高經(jīng)濟效益,符合國家提倡的循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的理念。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD926.4

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋鵬程;彭同江;孫紅娟;余玉操;;纖蛇紋石焙燒去金屬氧化物制備纖維狀二氧化硅[J];硅酸鹽學(xué)報;2015年05期

2 宋鵬程;彭同江;孫紅娟;鮮海洋;余玉操;;纖蛇紋石短纖維去金屬氧化物制備纖維狀多孔二氧化硅[J];硅酸鹽學(xué)報;2014年11期

3 宋鵬程;彭同江;孫紅娟;余玉操;鮮海洋;;硫酸氫銨焙燒纖蛇紋石短纖維制備纖維狀多孔SiO_2[J];非金屬礦;2014年04期

4 曾麗;孫紅娟;彭同江;;石棉尾礦硫酸銨浸出液制備“卡房”狀氫氧化鎂的實驗研究[J];礦物學(xué)報;2013年02期

5 孫紅娟;彭同江;曾麗;姜延鵬;;煅燒條件對石棉尾礦酸浸出率的影響及機理研究[J];礦物學(xué)報;2013年02期

6 曾麗;孫紅娟;彭同江;;石棉尾礦鹽浸渣制備超細白炭黑的工藝條件研究[J];非金屬礦;2013年01期

7 丁文金;彭同江;陳吉明;;核化和晶化溫度對溫石棉尾礦制備微晶玻璃的影響[J];材料熱處理學(xué)報;2012年05期

8 曾麗;孫紅娟;彭同江;;硫酸銨焙燒活化石棉尾礦提取鎂實驗研究[J];非金屬礦;2012年02期

9 張娟;;鹽酸分解蛇紋石制取氧化鎂工藝及設(shè)備[J];化學(xué)工程與裝備;2012年03期

10 朱存金;彭同江;鮮海洋;鐘俊;吳勝;唐靖勇;;以溫石棉尾礦為鎂源制備堿式硫酸鎂晶須[J];非金屬礦;2012年01期

，

本文編號：1170825