【摘要】：鉻的化合物在鋼鐵制造業(yè)、紡織業(yè)、皮革制造業(yè)及其他行業(yè)有著廣泛的應用。鉻鹽制作過程中會產生大量的鉻渣,鉻渣中的六價鉻能導致人體多種器官產生病變、甚至癌癥。由于我國工業(yè)的快速發(fā)展,每年產生的鉻渣量已達近百萬噸,加上歷年產生的鉻渣,已嚴重威脅到了我國多個地區(qū)的自然環(huán)境和人的健康。因此,系統(tǒng)地研究我國的鉻渣的特點及相應的處理方法有著重要的理論和工程應用價值。 本文的研究內容包括三個方面：1)利用先進的礦物分析技術,如X射線熒光試驗(XRF)、X射線衍射試驗(XRD)和環(huán)境掃描電子顯微鏡試驗(ESEM)等,對鉻渣進行系統(tǒng)的分析,構建鉻渣的礦物屬性框架；2)考慮鉻渣與酸溶液的反應時間、鉻渣的粒徑等因素,通過批次試驗,系統(tǒng)地研究酸溶液(H2SO4和HNO3)對鉻渣中六價鉻溶出的影響,為研究鉻渣的化學處理方法奠定基礎；3)采用化學還原法,用硫酸亞鐵(FeSO4)和多陽離子聚硫化物試劑混合(CaSx)作還原劑的柱式試驗,研究有效的鉻渣處理方法。 本文的研究主要取得了以下成果： (一)系統(tǒng)地建立了鉻渣的礦物屬性框架。研究了鉻渣的元素組成、礦物成分、顆粒形貌及元素分布特點等,結果表明,鉻渣的主要元素組成按含量從大到小依次為鈣、鐵、鎂、鋁、硅和鉻,其中鉻的含量約為6%。組成鉻渣的主要礦物為鈣鐵石、方鎂石、方解石、白云石、水鈣鐵榴石、鉻鐵礦、石英,可能還有含量很少的水鋁鈣石和斜硅鈣石。包含六價鉻的礦物為水鈣鐵榴石,且存在于顆粒內部,而被認為含三價鉻的鈣鐵石存在于鉻渣顆粒的外圍。從整體上看,鉻較均勻的分布于鉻渣中,但在顆粒內部的濃度稍高。 (二)通過兩組批次試驗系統(tǒng)地研究了鉻渣中六價鉻的濾出特性。試驗結果表明,濾出液中鉻濃度的大部分為六價鉻。與酸的種類相比,鉻渣的顆粒粒徑六價鉻釋放的影響更大,粗顆粒很難與酸完全反應。與硝酸相比,硫酸更容易降低pH值并釋放鉻渣中的六價鉻。鉻渣中鉻的溶出有很強的持續(xù)性。鉻渣的酸中和能力很強,這意味著用酸處理鉻渣可能成本偏高。 (三)采用化學還原法對鉻渣的處理效果進行了系統(tǒng)的研究。結果表明,當滲透液為FeSO4和H2SO4混合溶液時,在短期內能有效地控制濾出液中六價鉻的含量,但隨后鉻渣容易結塊,會阻礙后續(xù)的反應。被CaSx處理過的鉻渣,再用去離子水滲透的過程中,濾出l液中始終沒有檢測出六價鉻,結合XRD和ESEM的試驗結果,表明用CaSx處理鉻渣的效果比用FeSO4和H2SO4混合溶液處理更好。 本文系統(tǒng)地建立了鉻渣的礦物屬性框架、分析了鉻渣中六價鉻的溶出特性、對采用化學還原法處理鉻渣的效果進行了系統(tǒng)的研究,為今后大規(guī)模地處理鉻渣奠定了堅實的理論基礎。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X705

【參考文獻】

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本文編號：2731163