鍶錳尾礦包括矸石和廢渣兩部分,矸石系指錳礦、鍶礦在開采過程中遺棄的廢石廢料,廢渣是指電解錳、鍶鹽工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢物。近年來,我國科技工作者對錳、鍶尾礦和廢渣的綜合利用進(jìn)行了研究,部分開發(fā)項(xiàng)目的應(yīng)用前景看好,但工業(yè)化利用方面卻進(jìn)展緩慢。因此,很有必要在現(xiàn)有國內(nèi)外研究基礎(chǔ)之上開展綜合性的實(shí)驗(yàn)研究工作,以便從回收尾礦中的有價成分,解決錳、鍶尾礦和廢渣大量堆存的問題,緩解生產(chǎn)發(fā)展與環(huán)境污染之間的矛盾。本文開展了鍶錳尾礦堆存環(huán)境影響以及回收或利用其中的鍶/錳的工藝研究,并對回收鍶錳渣中的鍶錳后剩余二次渣的特性及其在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了探索。 研究了鍶尾礦的溶解和浸出特性。結(jié)果表明,鍶渣中可溶性鍶、鋇和硫化物的濃度,鍶渣浸出液中鍶、鋇和硫化物的濃度,鍶矸石中的可溶性鍶、鋇濃度及24小時浸出液中鍶、鋇的濃度,均隨著鍶渣粒徑的減小而增大;鍶尾礦(鍶廢渣、矸石)溶解和浸出液中鋇不超標(biāo),鍶和硫化物的濃度嚴(yán)重超標(biāo);鍶尾礦中可溶性鍶、鋇以及硫化物的溶解和浸出過程均符合分形動力學(xué)的特征。 考察了錳尾礦對環(huán)境的影響。錳矸石浸出液中錳的濃度隨著矸石粒徑的減小而增大,但其pH值卻隨粒徑的減小而減小;錳礦山當(dāng)錳矸石粒徑約95%以上為大于5mm,其堆存浸出液中錳、pH值對水體和土壤影響不大;錳矸石中靜態(tài)浸出過程符合分形動力學(xué)的特征。電解錳渣浸出液中總錳濃度為615.8~619.6mg/L、pH值在5.0左右,超過了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中一級標(biāo)準(zhǔn)限值。 通過盆栽實(shí)驗(yàn)研究了錳尾礦中錳對小麥、辣椒、蘿卜等作物生長、產(chǎn)量和錳素營養(yǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),投加一定量的錳尾礦后,提高了小麥、辣椒、蘿卜葉片的葉綠素含量,改善了小麥、辣椒和蘿卜的經(jīng)濟(jì)性狀或植物學(xué)性狀;小麥籽粒和莖葉的吸錳量分別提高了37.5%~55.8%和12.6~25.7%,辣椒果實(shí)和莖葉的吸錳量分別提高了11.7%~23.4%和33.9%~62.8%,蘿卜的籽粒(種子)、莖葉和根部的錳含量則分別提高20.0~35.5%、19.0~29.2%和13.5%~28.5%;從效果來看,錳對小麥的增產(chǎn)作用大于辣椒和蘿卜;盆栽試驗(yàn)后,土壤中的錳隨著植物的吸收(有效錳)及雨水而流失,土壤殘余錳低于種植前;施加錳渣的C組效果優(yōu)于其他各組,表明短生長周期作物蘿卜可用錳渣作為微量元素肥料。 對電解錳渣錳的回收工藝進(jìn)行了對比研究。用硫酸回浸法處理回收電解錳渣錳的工藝條件為:固液比1　3;硫酸濃度20%;酸浸溫度為90℃;酸浸時間3h,最高浸出率可達(dá)到96.2%,浸出比較完全。經(jīng)二次除雜后,可得到純度為91%的硫酸錳產(chǎn)品。用銨鹽焙燒法制取硫酸錳的工藝條件為:銨礦比為1　1、焙燒時間為1h、焙燒溫度為450℃,錳的最高浸出率為83%。其浸出率雖然沒有硫酸回浸法高,但實(shí)驗(yàn)浸出液的鐵、鋁等雜質(zhì)含量較少,可制得最高純度為98%的飼料級MnSO4.H2O。單純從工藝上講,用銨鹽焙燒法回收電解錳渣中的錳較用硫酸回浸法更為合適。 研究認(rèn)為,鍶渣轉(zhuǎn)化為氯化鍶的適宜工藝條件為:鍶渣粒徑0.054mm、反應(yīng)時間2小時、液固質(zhì)量比3.3、n(NH4Cl)/n(SrO)為3.8。在此條件下從鍶渣中回收氯化鍶的回收率可達(dá)96.12%。從鍶矸石中回收碳酸鍶,適宜的反應(yīng)溫度為90℃,反應(yīng)時間為60min,Na2CO3濃度為0.8 mol/L,此時SrSO4的轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.51%。天青石制備硝酸鍶的工藝研究表明,以Na2CO3作為轉(zhuǎn)化劑處理天青石原礦,再用硝酸處理天青石轉(zhuǎn)化的粗碳酸鍶,當(dāng)HNO3濃度為3.5~4.0 mol/L、n(HNO3)/n(SrCO3)為2.01~2.29、液固比為5.2~6.4時,碳酸鍶的轉(zhuǎn)化率為80%-93%,制取硝酸鍶時鍶的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90.9%。 以鍶渣為原料,采取氯化銨回收及碳酸納反應(yīng)制得碳酸鍶,添加三氯化鐵以制備得到了鍶鐵氧體,其結(jié)構(gòu)為六角面結(jié)構(gòu),產(chǎn)物中存在Fe2O3的強(qiáng)衍射峰;Fe3+/Sr2+摩爾比為10,隨pH的增加產(chǎn)物的磁化率降低。 二次鍶渣中可溶性離子的含量隨粒度的減小而增大,溶出液中的硫化物、鍶、鋇(污染物)均超標(biāo),其溶解過程均符合分形動力學(xué)的特征;活化二次渣對Cr6+的處理效果明顯好于未活化二次渣,且均隨粒徑的減小溶液中剩余Cr6+的濃度減小(去除率增大),二次鍶渣對六價鉻的吸附過程具有分形動力學(xué)特征;活化二次渣處理Cr6+廢水的適宜條件為,投藥量1:25,pH=10,t=40℃,處理時間60min,此時Cr6+去除率可達(dá)到82.5%。 采用氮?dú)馕椒ㄍㄟ^ASAP2010型比表面積孔徑分布儀測定了錳渣的孔容分布及比表面積特征,結(jié)合吸附理論對錳渣用于廢水處理的可行性進(jìn)行了分析探討,并通過正交實(shí)驗(yàn)和單因素方法研究了錳渣用于含銅廢水處理的影響因素。結(jié)果表明,銨鹽焙燒渣經(jīng)800℃焙燒后的錳渣樣微孔較發(fā)育,比表面積、微孔比例和孔容最大,適合作為含銅廢水處理劑;pH值變化對錳渣吸附銅離子的影響比較明顯,而反應(yīng)時間對吸附率影響較小;錳渣對含銅廢水中銅離子適宜的吸附條件為:pH=6、殘渣投加量為1.5g、反應(yīng)時間為2.5h,吸附率為96%;錳渣對含銅廢水的吸附作用符合Freundlich等溫吸附模型。 研究表明,砂巖和角礫巖對Pb2+的吸附均是類分形的,當(dāng)Pb2+溶液中存在Na+或K+時因Pb2+的有效濃度降低或活性減弱而使飽和吸附量減小。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 總論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 鍶錳尾礦綜合利用的國內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.1 錳尾礦綜合利用的國內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.2 鍶尾礦綜合利用的國內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容及研究方法
2 鍶錳尾礦對環(huán)境的影響研究
    2.1 鍶廢渣堆存對環(huán)境的影響研究
        2.1.1 樣品采集與實(shí)驗(yàn)方法
        2.1.2 粒徑對鍶渣孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響
        2.1.3 粒徑與鍶渣中可溶性鍶、鋇和硫化物含量的關(guān)系
        2.1.4 不同粒徑鍶渣浸出液中鍶、鋇和硫化物的濃度
        2.1.5 鍶廢渣中鍶、鋇和硫化物溶浸的分形動力學(xué)研究
    2.2 鍶矸石堆存對環(huán)境的影響研究
        2.2.1 概述
        2.2.2 樣品制備
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.4 鍶矸石中可溶性鍶和鋇的溶解實(shí)驗(yàn)和浸出實(shí)驗(yàn)
        2.2.5 鍶矸石中鍶鋇溶解和浸出的分形動力學(xué)研究
    2.3 錳矸石堆存對環(huán)境影響的研究
        2.3.1 錳矸石堆場淋溶水對環(huán)境影響的試驗(yàn)研究
        2.3.2 錳矸石堆存的其他環(huán)境問題分析
        2.3.3 錳矸石的綜合利用對策分析
    2.4 電解錳渣對環(huán)境的影響研究
        2.4.1 概述
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)
        2.4.3 固液比和時間對錳浸出率的影響
        2.4.4 錳渣中錳的形態(tài)分析
        2.4.5 電解錳渣堆存的環(huán)境影響分析
        2.4.6 錳渣的綜合利用途徑分析
    2.5 本章小結(jié)
3 錳尾礦中錳對作物營養(yǎng)效應(yīng)的研究
    3.1 錳尾礦中錳對小麥生長發(fā)育的影響
        3.1.1 試驗(yàn)材料和方法
        3.1.2 分析方法
        3.1.3 結(jié)果與討論
    3.2 錳尾礦中錳對辣椒生長的影響
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)
        3.2.2 結(jié)果與討論
    3.3 錳尾礦中錳對蘿卜營養(yǎng)效應(yīng)的研究
        3.3.1 概述
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)
        3.3.3 錳對蘿卜植物學(xué)性狀的影響
        3.3.4 錳對蘿卜葉片葉綠素含量的影響
        3.3.5 錳對蘿卜錳素營養(yǎng)的影響
        3.3.6 土壤中的錳含量的變化
    3.4 本章小結(jié)
4 電解錳渣回收錳的研究
    4.1 硫酸回浸法制取硫酸錳的工藝研究
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)原理
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.1.3 硫酸回浸實(shí)驗(yàn)
        4.1.4 硫酸錳的制取
    4.2 銨鹽焙燒法制取硫酸錳的工藝研究
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原理
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.3 銨礦比對錳浸出率的影響
        4.2.4 焙燒時間與錳浸出率的關(guān)系
        4.2.5 錳的浸出率隨焙燒溫度的變化
    4.3 兩種硫酸錳制取方法的比較分析
        4.3.1 浸出液分析
        4.3.2 工藝分析
        4.3.3 環(huán)境效益分析
    4.4 本章小結(jié)
5 鍶尾礦回收鍶鹽的研究
    5.1 從鍶渣中回收氯化鍶的工藝研究
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.2 從鍶矸石中回收碳酸鍶
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    5.3 天青石礦石制備硝酸鍶工藝研究
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        5.3.2 影響碳酸鈉與鍶矸石復(fù)分解反應(yīng)的因素
        5.3.3 粗碳酸鍶的溶解（轉(zhuǎn)換為硝酸鍶）
        5.3.4 硝酸鍶溶液的精制
    5.4 碳酸鍶廢渣制備鍶鐵氧體的初步研究
        5.4.1 實(shí)驗(yàn)方法
3+/Sr²⁺摩爾比對產(chǎn)物磁化率的影響'>        5.4.2 Fe³⁺/Sr²⁺摩爾比對產(chǎn)物磁化率的影響
        5.4.3 pH 對鍶鐵氧體磁化率的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 二次錳鍶渣的吸附特征及其應(yīng)用
    6.1 二次錳渣孔結(jié)構(gòu)及其處理含銅廢水的研究
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)
        6.1.2 處理過程對錳渣的比表面積的影響
        6.1.3 處理過程對錳渣孔容分布的影響
        6.1.4 影響錳渣吸附溶液中銅離子的正交試驗(yàn)結(jié)果
        6.1.5 錳渣投加量與溶液中銅離子去除率的關(guān)系
        6.1.6 溶液酸度對銅離子去除的影響
        6.1.7 吸附時間對錳渣去除溶液中銅離子的影響
        6.1.8 初始銅離子濃度對取除率的影響
    6.2 二次鍶渣處理含鉻廢水的研究
        6.2.1 二次鍶渣的溶解特征
        6.2.2 二次鍶渣處理含鉻廢水
2+的類分形動力學(xué)'>    6.3 巖石吸附 Pb²⁺的類分形動力學(xué)
        6.3.1 實(shí)驗(yàn)
        6.3.2 結(jié)果與討論
    6.4 本章小結(jié)
7 論文主要結(jié)論與建議
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 建議
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄

【參考文獻(xiàn)】

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1 司友斌,章力干;保護(hù)地栽培土壤錳毒的矯正[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);1999年05期

2 杜愛玲,王進(jìn)濤,高鑫淼;葉面噴施稀有元素肥料對辣椒經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響[J];北方園藝;2004年04期

3 俞勇梅,周渝生,夏曙演,白凌,張曉旗,李福德,李昕;生物法治理寶鋼2030mm冷軋混合含鉻廢水的條件選擇[J];寶鋼技術(shù);2005年03期

4 饒立兵;陳先知;朱劍橋;孫繼;宰文珊;朱隆靜;;春蘿卜品種比較及播期試驗(yàn)[J];長江蔬菜;2006年01期

5 李龍淮,鄭堅,張晟,葉翠,劉世遠(yuǎn);碳酸鍶廢水對生態(tài)環(huán)境的影響調(diào)查及治理方案[J];重慶環(huán)境科學(xué);2002年02期

6 王秀麗;盛義平;李爭;;活性炭纖維電吸附去除Cr(Ⅵ)的研究[J];燕山大學(xué)學(xué)報;2008年06期

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9 ;Effect of manganese tailings on capsicum growth[J];Chinese Journal of Geochemistry;2009年04期

10 胡德斌,張勝濤,向斌,黃文章;貧錳礦酸浸制取硫酸錳的工藝研究[J];電源技術(shù);1999年06期

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