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含锌粉尘中铁酸锌的分离特性研究

含锌粉尘中铁酸锌的分离特性研究

作者：张帅华北理工大学

学位级别：硕士

在钢铁生产过程中,产生了大量的含锌粉尘,这些粉尘根据锌含量的不同被分为低锌粉尘、中低锌粉尘、中锌粉尘、中高锌粉尘和高锌粉尘。粉尘中大量的锌元素以铁酸锌的形式存在,目前的处理工艺通常是破坏铁酸锌的结构来回收铁酸锌的锌和铁,... 详细信息

在钢铁生产过程中,产生了大量的含锌粉尘,这些粉尘根据锌含量的不同被分为低锌粉尘、中低锌粉尘、中锌粉尘、中高锌粉尘和高锌粉尘。粉尘中大量的锌元素以铁酸锌的形式存在,目前的处理工艺通常是破坏铁酸锌的结构来回收铁酸锌的锌和铁,能源消耗比较大。而铁酸锌作为一种正尖晶石金属氧化物,在防锈材料、气敏材料、高温煤气脱硫剂及染料废水处理剂等方面有着广泛的应用。通过选取唐山某企业含锌粉尘和邯郸某企业含锌粉尘来作为研究对象,探讨了粉尘中不同元素的含量和物相组成等特征,对两种粉尘进行筛分处理,用磁选的方式对筛分后粉尘中的铁酸锌进行富集。可以得出两种含锌粉尘中锌元素的存在形式为铁酸锌,且通过筛分后铁酸锌集中分布在粒径为48μm以下的含锌粉尘中,当控制磁场强度为120m T的时候,对铁酸锌的富集程度最好。对两种含锌粉尘中的杂质进行浸出,结合热力学分析,探究杂质浸出的最优条件,考察了浸出时间、浸出温度、初始酸浓度、液固比和搅拌速度对杂质浸出的影响,结果表明:在最优工艺条件下进行的酸浸实验中,Ca CO的浸出率为97%,FeO的浸出率为57%,酸浸后唐山某企业含锌粉尘和邯郸某企业含锌粉尘中Zn FeO的质量分数分别为80.28%和84.75%。根据浸出结果对Ca CO和FeO的动力学浸出过程进行分析,两种杂质的浸出过程都属于内扩散控制反应模型。图46幅;表17个;参64篇。

关键词：含锌粉尘铁酸锌浸出热力学浸出动力学

铜冶炼烟灰碱浸脱砷预处理及有价金属综合回收

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铜冶炼烟灰碱浸脱砷预处理及有价金属综合回收

作者：郝士涛江西理工大学

学位级别：硕士

本文在综述含砷二次资源处理及铜冶炼烟灰资源综合利用概况的基础上,针对铜冶炼烟灰中As难以集中治理的问题,研究并提出“碱浸脱砷预处理-两级逆流氧化酸浸”新工艺,为铜冶炼烟灰资源化及As无害化处置提供了新的可选方案。本文的主要研... 详细信息

本文在综述含砷二次资源处理及铜冶炼烟灰资源综合利用概况的基础上,针对铜冶炼烟灰中As难以集中治理的问题,研究并提出“碱浸脱砷预处理-两级逆流氧化酸浸”新工艺,为铜冶炼烟灰资源化及As无害化处置提供了新的可选方案。本文的主要研究内容如下：借助扫描电镜等工艺矿物学分析手段对铜冶炼烟灰进行物相分析,并对烟灰中As元素的物相存在形态进行定量分析,为烟灰资源化及As的无害化处置奠定理论基础。通过对铜冶炼烟灰常温（298K）碱浸热力学研究,考察As与Cu、Pb、Zn等有价元素分离的热力学可能性。研究比较铜冶炼烟灰中As在浸出温度303-363K范围内,在NaOH和NaOH+Na2S体系中的浸出速率差异。经动力学研究证实,在NaOH+Na2S浸出体系中,在303-363K温度范围内,烟灰中As浸出过程受内扩散控制,浸出动力学方程遵循未反应收缩核模型。研究并制定了NaOH+Na2S体系铜冶炼烟灰常温浸出脱As的较优工艺,As浸出脱除率保持在94%左右,渣含As降至0.5%-0.6%左右,As与Cu、Pb、Zn等有价金属得以有效分离,工艺具有良好稳定性。采用“石灰沉淀-絮凝沉降”可以脱除碱浸液中As,以实现碱浸液中余碱的循环利用。基于碱浸脱As研究,研究提出碱浸渣两级逆流氧化酸浸工艺,有价金属Cu、Zn浸出率分别高达94.66%和99.06%,工艺具有良好稳定性,可以实现Cu、Zn、Pb、Bi、In等有价金属的分步回收。

关键词：铜冶炼烟灰碱浸脱砷有价金属综合回收浸出热力学浸出动力学

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微细粒氧化锰的回收与利用

微细粒氧化锰的回收与利用

作者：张延军广西大学

学位级别：硕士

氧化锰矿石中常含大量原生矿泥,表层为氧化矿,含泥量通常较大,使得选矿过程中锰损失严重,国内选矿厂大量堆积的锰矿泥,造成了资源的损失,回收处理这部分资源不但可以有效地利用资源、提高企业的经济效益,而且对环境生态也大有益处。因... 详细信息

氧化锰矿石中常含大量原生矿泥,表层为氧化矿,含泥量通常较大,使得选矿过程中锰损失严重,国内选矿厂大量堆积的锰矿泥,造成了资源的损失,回收处理这部分资源不但可以有效地利用资源、提高企业的经济效益,而且对环境生态也大有益处。因此本文以湿法浸出的方法对锰矿泥进行了回收利用研究工作。本试验以广西大新锰矿氧化锰矿泥为研究对象,选择具有地区优势且价格低廉、来源广泛的硫铁矿和甘蔗渣作为还原剂,在酸性条件下进行浸出试验研究,考察两种还原剂不同方法较优的浸出工艺条件,结果表明,控制适当的条件,两种方法均能达到较好的指标。同时还对浸出过程进行热力学分析和动力学试验研究,分析了硫铁矿还原浸出锰矿泥的可能性、进行的限度以及使其进行的热力学条件,动力学试验确定了两种方法浸出过程的控制步骤,根据其相应特征找到提高浸出率和浸出速度的方法。浸出液经除杂净化后分别制备的硫酸锰和碳酸锰产品均达到工业要求。此外还对浸出过程的机理进行了探讨。试验所用两种还原剂价格低廉,来源广泛,在广西区具有一定的地区优势,且浸出过程操作简便,设备简单,投资费用低,对工业应用具有一定的参考价值。

关键词：氧化锰浸出硫铁矿甘蔗渣浸出热力学浸出动力学

钛白废酸直接浸出含钒钢渣提钒技术的基础研究

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钛白废酸直接浸出含钒钢渣提钒技术的基础研究

作者：李婷婷东北大学

学位级别：硕士

钒钛磁铁矿富含钒和钛,是我国重要的战略资源,其在提钒制钛过程中,会产生两种工业废弃物,即钛白废酸和含钒钢渣。以钛白废酸浸出含钒钢渣提钒,可高效回收含钒钢渣中的钒资源,含钒钢渣又可中和废酸,以废治废的同时,也产生了巨大的经济效... 详细信息

钒钛磁铁矿富含钒和钛,是我国重要的战略资源,其在提钒制钛过程中,会产生两种工业废弃物,即钛白废酸和含钒钢渣。以钛白废酸浸出含钒钢渣提钒,可高效回收含钒钢渣中的钒资源,含钒钢渣又可中和废酸,以废治废的同时,也产生了巨大的经济效益。本文以攀西地区钒钛磁铁矿提钒制钛过程中产生的含钒钢渣和钛白废酸为原料,研究了钛白废酸浸出含钒钢渣过程的热力学原理,并进行了正交、加压、常压实验,分析了浸出过程的动力学规律,主要研究内容和实验结果如下。(1)通过对含钒钢渣进行物相分析可知,含钒钢渣的主要物相为硅酸二钙、硅酸三钙和铁酸二钙,钒主要以易溶于酸的V(Ⅳ)和V(Ⅴ)形式弥散分布于各个物相。对浸出过程进行热力学分析可知,钒在水溶液中以V3+、VO2+、VO2+形式存在,从理论上证明,含钒钢渣可无焙烧,直接用钛白废酸直接酸浸提钒;(2)正交实验确定了影响因子的大小顺序为:初始酸度>液固比>时间>转速>温度。加压条件对钒浸出有一定促进作用,但仍需较高的初始酸度才可实现钒的高效浸出,常压条件更有利于工业实践。最优工艺条件为:初始酸度300 g·L-1,液固比9:1,时间60 min,转速150r·min-1、温度343K。在该工艺条件下,钒浸出率为92.61%,浸出液中钒浓度为1.11 g·L-1,后续可通过螯合萃取实现钒与杂质元素的分离。浸出渣的主要成分为二水硫酸钙,可用作水泥的缓凝剂。(3)动力学实验结果表明钒的浸出过程符合“有固态产物层的液-固相浸出反应动力学模型”。钒浸出率受界面化学反应和产物层扩散的混合控制,反应的表观活化能为8.517kJ·mol-1,最终建立钛白废酸浸出含钒钢渣过程钒浸出的动力学方程。(?)

关键词：含钒钢渣钛白废酸浸出热力学浸出动力学

黑铜泥氧压碱浸工艺铜、砷高效分离及机理研究

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黑铜泥氧压碱浸工艺铜、砷高效分离及机理研究

作者：张彪江西理工大学

学位级别：硕士

黑铜泥是铜电解精炼过程中电解液净化电积脱铜工序产出的副产物,其中主要含有Cu、As、Sb、Bi、Ni、Te等元素,被国家列为危险固体废弃物。目前,黑铜泥的传统处理技术包括氧化焙烧、湿法浸出、火法-湿法联合浸出等方法,但存在生产能耗高... 详细信息

黑铜泥是铜电解精炼过程中电解液净化电积脱铜工序产出的副产物,其中主要含有Cu、As、Sb、Bi、Ni、Te等元素,被国家列为危险固体废弃物。目前,黑铜泥的传统处理技术包括氧化焙烧、湿法浸出、火法-湿法联合浸出等方法,但存在生产能耗高、工艺流程长、成本高、易产生有毒气体、砷脱除率低、铜回收困难等问题。为实现固废资源的高效、循环利用,本文提出了氧压碱浸工艺处理黑铜泥,绘制了高温高压下Cu-As-H2O系的Eh-p H图,对黑铜泥氧压碱浸过程中主要化学反应进行了热力学的计算,探讨了黑铜泥中铜、砷在氧压碱浸工艺过程中的转化行为;并通过可控条件优化工艺参数,结合现代分析手段揭示了氧压碱浸工艺过程中铜、砷分离机制;研究了黑铜泥氧压碱浸体系下砷的浸出动力学行为,查明砷的浸出过程中的控制步骤。论文的主要研究内容和结论如下:(1)对黑铜泥氧压碱浸工艺进行热力学分析,计算和绘制了在不同温度、不同氧分压条件下Cu-As-H2O系的Eh-p H图,研究了氧压浸出过程中铜砷物相在不同温度区间与氧压范围内的转化行为与变化趋势,分析了黑铜泥氧压碱浸一步分离铜、砷的可行性。热力学分析表明:在Cu-As-H2O体系下,控制温度在373k48k、氧分压在0.3Mpa.1Mpa范围时,黑铜泥氧压碱浸工艺中主要化学反应的△G浸出时间1.5h、氧分压0.7MPa、液固比8:1,在此条件下,砷的浸出率为99.31%、而铜、锑、铋的浸出率分别仅为0.87%、2.39%、1.18%,即实现了砷的高效开路分离。经过对比实验,相较于常压氧化碱浸工艺,黑铜泥氧压碱浸工艺具有铜砷高效分离、耗碱量低、工艺环保等优势。(3)开展了黑铜泥氧压碱浸过程中砷的动力学研究,通过黑铜泥浸出动力学理论确定动力学模型和反应速率的限制性步骤,结果表明:砷的浸出动力学符合JMA模型,砷的氧压碱浸过程受化学反应控制,浸出过程中反应温度、氢氧化钠浓度、氧分压和液固比等因素都会对砷的浸出产生影响,但氧分压、反应温度对砷的浸出率影响尤为显著,由浸出动力学方程计算可知砷的浸出反应表观活化能为22.132k J/mol,在此控制过程中氢氧化钠浓度、氧分压以及液固比表观级数的数值分别为0.25、0.46、-0.63,其浸出反应动力学方程为:

关键词：黑铜泥氧压碱浸铜砷分离浸出热力学浸出动力学