發(fā)布時間：2020-10-31 05:05

　　 黃泥山礦山是江蘇盱眙縣凹凸棒石主采礦區(qū),每年有大約10萬噸凹凸棒石包覆在蛋白石團(tuán)塊外構(gòu)成的蛋白石-凹凸棒石復(fù)合體(40%凹凸棒石、60%蛋白石)的尾礦未得到有效利用,被丟棄或者直接填回采坑。為開發(fā)該類礦石的低成本干法選礦、加工技術(shù),實現(xiàn)蛋白石-凹凸棒石黏土的高值化和綜合利用。本文研究了蛋白石-凹凸棒黏土干法選礦技術(shù),基于蛋白石的濕法制備水玻璃技術(shù),凹凸棒石負(fù)載錳氧化物復(fù)合催化劑的凈化甲醛及作用機(jī)制。本文主要取得成果如下:(1)干法選礦結(jié)果表明,蛋白石-凹凸棒石黏土經(jīng)過干-濕交替風(fēng)化崩解后,采用孔徑為4mm滾筒篩可選擇性破碎并有效篩分出凹凸棒石與蛋白石。經(jīng)4mm篩分篩上物主要為蛋白石,含量約70%;4mm篩下物主要為凹凸棒石,含量約65%-75%。(2)以干法選礦純化后的蛋白石為原料,通過響應(yīng)面法優(yōu)化水熱堿溶制備水玻璃的工藝條件。在單因素實驗的基礎(chǔ)上,以水玻璃模數(shù)和SiO_2浸出率的加權(quán)平均值為響應(yīng)值,根據(jù)Box-Behnken的中心組合實驗設(shè)計原理對反應(yīng)溫度、液固比、堿硅比關(guān)鍵因素進(jìn)行優(yōu)化,對實驗結(jié)果進(jìn)行方差分析和驗證。在分析各個因素的顯著性和交互作用后,得出最佳工藝條件為:蛋白石用量為10g時,當(dāng)液固比為6:1,堿硅比為4.05:10,反應(yīng)溫度為110℃,水玻璃模數(shù)和SiO_2浸出率分別為2.85,81.4%。(3)以干法選礦純化后凹凸棒石為催化劑載體,分別以四種錳鹽為前驅(qū)體,通過共沉淀法制備凹凸棒石負(fù)載錳氧化物復(fù)合催化劑并催化凈化甲醛。以高錳酸鉀為前驅(qū)體的MnO_x/PG-PP催化劑中錳氧化物晶型為水鈉錳礦,高度分散且包覆在凹凸棒石表面。MnO_x/PG-PP催化甲醛活性最高,在150~oC可將1200ppm的甲醛完全轉(zhuǎn)換為水和二氧化碳。以醋酸錳、硝酸錳、硫酸錳為前驅(qū)體的甲醛完全轉(zhuǎn)化溫度為200~oC。本征反應(yīng)動力學(xué)表明MVK動力學(xué)更適合描述催化甲醛過程,MnO_x/PG-PP催化劑反應(yīng)活化能為25.9kJ/mol。催化反應(yīng)過程遵循氧化-還原機(jī)理,完全反應(yīng)路徑為:吸附態(tài)甲醛首先被轉(zhuǎn)化為亞甲基二氧物種,繼而被轉(zhuǎn)化為甲酸鹽物種,最終完全被氧化為二氧化碳和水。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD985
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 研究背景蘇皖地區(qū)凹凸棒石黏土，簡稱凹凸棒石（Palygorskite），是我國特色非金屬礦產(chǎn)資源，儲量巨大，潛在資源量位居世界第一位。如何合理高效地開發(fā)這種特色資源并充分利用其資源價值一直受到國家有關(guān)部門和安徽、江蘇各級政府高度重視。蘇皖地區(qū)凹凸棒石資源的特點是礦層和礦石礦物組成變化大、雜質(zhì)礦物含量高、物理化學(xué)性質(zhì)變化大。特別是礦層中夾雜大量玄武巖團(tuán)塊（圖1a）、蛋白石條帶和團(tuán)塊（圖1b），不僅降低了凹凸棒石礦石的品位，而且因凹凸棒石礦石品質(zhì)不穩(wěn)定導(dǎo)致加工產(chǎn)品性質(zhì)不穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量不高[1]。

圖 3.1 凹凸棒石黏土礦層中蛋白石的分布（a）剖面礦物組成（b）多剖點 XRD 分析Fig 3.1 Distribution of opal in palygorskite ore layer （a）composition of selected clay constituents（b）XRD patterns of different samples圖 3.2 剛剛剝離的蛋白石-凹凸棒石黏土Fig 3.2 Fresh opal-palygorskite ore3.1.2 蛋白石-凹凸棒石黏土的礦物學(xué)特征

各個凹凸棒石礦稍有差別。在露天分層開采凹凸棒石時，要單獨剝離出蛋白石-凹凸棒石黏土出來（圖3.2），用推土機(jī)或者鏟車堆存在一起，或者直接填埋露采坑。剝離出的蛋白石-凹凸棒石黏土中既有蛋白石團(tuán)塊，也有凹凸棒石礦石。蛋白石和凹凸棒石的比例大致為 1:1。由于礦石中蛋白石含量過多，該類礦石的吸附性能和膠體性能均很差，尚沒有得到合理利用。目前僅盱眙縣黃泥山凹凸棒石礦山每年就有大約 10萬噸蛋白石-凹凸棒石黏土尾礦沒有得到有效利用。合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文
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本文編號：2863483