铬盐生产中碱性液酸化及中和除铝的研究

论文摘要

铬盐产品是一类用途广泛的无机化工原料,我国是铬盐生产大国,均采用碱法（无钙法或有钙法）处理铬铁矿生产重铬酸钠等铬盐产品,铬盐产量约占世界总产量的35%。为保护环境,防治铬渣污染,无钙焙烧已成为铬盐技术的发展趋势。无钙焙烧生产过程中酸化率过高、芒硝量大,由于理论依据欠缺、酸化机理不明确,只能靠经验控制生产；铝泥量大、含水率高、铬带损大、铝铬分离困难、综合利用难。为此,本论文基于热力学理论和结晶学中成核附聚长大理论,深入研究了铬酸钠溶液酸化过程,以及新的中和除铝方法,旨在为铬盐生产提供理论依据。本文就如下几个内容进行了系统深入的研究：基于离子平衡和溶液电中性原理,对酸化过程进行理论计算,并通过实验研究了铬酸钠溶液浓度、硫酸钠浓度等对转化率的影响以及酸化过程中溶液离子结构变化。结果表明：转化率随pH降低而呈“S”形增大,且铬酸钠浓度增大和温度降低有利于铬酸钠的转化；转化率随Na2SO4浓度的增加而升高。探讨了过饱和度、晶种系数、中性液pH值、中和温度及晶种循环对模拟碱性液、工业碱性液中和除铝效果的影响。结果表明：控制合适的过饱和度可得到含水率低、铬带损低的铝泥以及沉降性能好的除铝后浆液；并随中性液pH值的增大、中和温度的升高、晶种循环的进行,铝泥的含水率、铬带损变小,浆液沉降性能逐渐变好。中和除铝的工业试生产表明：通过控制中和条件：pH值6.5-10.5温度50-90℃、中和时间1-5h,可以得到含水率35-45%、铬带损<1%的铝泥以及沉降性能好的除铝浆液。本文通过对铝泥进行接触角、Zeta电位、粒度分析和扫描电镜的测定,探讨了除铝浆液的沉降性能。结果表明：铝泥的溶剂化趋势越小,浆液沉降性能越好,铝泥的Zeta电位随着其铬带损的增大逐渐变小,铝泥的颗粒越粗、结晶越完善规整,浆液的沉降性能越好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 无钙焙烧已成为铬盐技术发展趋势
• 1.1.1 有钙焙烧工艺概述
• 1.1.2 无钙焙烧工艺概述
• 1.1.3 铬盐技术的发展趋势
• 1.2 无钙焙烧存在的问题
• 1.2.1 酸化控制
• 1.2.2 铝泥处理
• 1.3 铝在铬盐生产中反应原理和行为
• 1.3.1 铝在铬铁矿焙烧过程中的行为
• 1.3.2 铝在熟料浸滤过程中的行为
• 1.3.3 铝在中和过程中的行为
• 1.4 国内外中和除铝研究现状
• 1.4.1 国外中和除铝研究现状
• 1.4.2 国内中和除铝研究现状
• 1.5 本课题的研究的意义及主要内容
• 第二章 铬酸钠溶液酸化过程的研究
• 2.1 理论计算
• 2.1.1 转化率与铬酸钠溶液浓度之间的关系
• 2.1.2 转化率与温度之间的关系
• 2.2 实验原料、设备及方法
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 溶液pH值对转化率的影响
• 2.3.2 铬酸钠浓度对转化率的影响
• 2.3.3 硫酸钠浓度对转化率的影响
• 2.3.4 酸化过程中溶液离子结构的变化
• 2.4 本章小结
• 第三章 中和除铝过程中铝析出行为控制的研究
• 3.1 实验原料、设备及方法
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 分析方法
• 3.1.4 实验步骤
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 过饱和度对除铝效果的影响
• 3.2.2 晶种系数对除铝效果的影响
• 3.2.3 中性液pH值对除铝效果的影响
• 3.2.4 中和温度对除铝效果的影响
• 3.2.5 晶种循环对除铝效果的影响
• 3.2.6 中性液对不同碱性液除铝效果的影响
• 3.2.7 工业中性液对工业碱性液除铝效果的影响
• 3.2.8 低浓度酸性液对工业碱性液除铝效果的影响
• 3.2.9 固含对工业碱性液除铝效果的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 中和除铝工业试生产
• 4.1 中性液中和除铝工艺流程及其工艺参数
• 4.1.1 中性液中和除铝原则流程
• 4.1.2 中性液中和除铝原则工艺参数
• 4.1.3 中性液中和除铝物料平衡计算
• 4.2 工艺设备选择及计算结果
• 4.3 中性液中和除铝工艺工业试生产
• 4.3.1 试生产初期数据分析
• 4.3.2 投产中期研究讨论
• 4.3.3 生产优化
• 4.4 本章小结
• 第五章 中和除铝浆液沉降性能的理论研究
• 5.1 实验原料、设备及方法
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验设备
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 过饱和度对铝泥表面性质的影响
• 5.2.2 晶种系数对铝泥表面性质的影响
• 5.2.3 中性液pH值对铝泥表面性质的影响
• 5.2.4 中和温度对铝泥表面性质的影响
• 5.2.5 晶种循环对铝泥表面性质的影响
• 5.2.6 对不同除铝浆液沉降性能的理论研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文