含钾矿物超声波强化浸出动力学

发布时间：2018-04-13 18:11

本文选题：超声波 + 钾　；参考：《武汉工程大学》2016年硕士论文

【摘要】：我国是一个水溶性钾盐资源非常缺乏的国家,而以钾长石、磷钾伴生矿为代表的非可溶性钾资源非常丰富,因此通过开展提钾工艺研究,合理开发利用资源丰富的非水溶性钾矿资源,制取钾肥和复合肥,具有重要的意义。酸分解法从钾长石中提钾由于适用性广,工艺简单,易于资源的综合利用等特点近年来受到了广泛的关注,但仍然存在酸用量及添加剂用量大的问题。因此,如何对钾长石的酸解过程进行强化以克服这些问题是今后研究的重要课题。本文采用超声波强化酸分解工艺,研究了从含钾矿物(钾长石、磷钾伴生矿)中提钾的浸出动力学,主要研究内容与结论如下:(1)在超声波作用下,对钾长石-氟化钙-硫酸体系进行了低温提钾工艺研究,分别考察了反应温度、酸的浓度、原料比和液固比等对钾浸出率的影响。结果表明:超声波对钾长石的浸出有强化作用,钾浸出率可提高3%~8%。在超声波功率100W,反应温度90℃,液固比4:1,原料比0.1,硫酸的质量分数40%条件下,7h后钾的浸出率达到83.23%。(2)对钾长石-氟化钙-硫酸体系的反应机理进行了探讨,并建立了浸出动力学模型。通过对有无超声波作用后的反应残渣与钾长石矿的XRD与SEM分析,结果表明:酸浸过程以钾长石的酸解反应为主,超声波的强化作用源于其“空化”效果。有无超声波作用浸出过程均属于粒度不变的缩核模型中化学反应控制过程,表观表观活化能分别为45.7J/mol、40.5 kJ/mol,且Arrhenius方程中表观频率因子的比值为12.5。超声波的强化浸出主要是频率因子增大和表观活化能微增2种耦合作用出现动力学补偿效应的结果。(3)磷钾伴生矿中的钾主要存在形式为钾长石,其矿物结构与组成比纯钾长石复杂的多,钾的提取应更为复杂。因此,在纯钾长石酸浸的基础上,研究了超声波对磷钾伴生矿-氟化钙-硫酸体系提钾工艺的影响,建立了超声波条件下的浸出动力学模型。结果表明:在超声波功率100W,反应温度90℃,液固比4:1,原料比0.1,硫酸浓度为60%,反应时间7h,钾的浸出率可达94.02%。动力学的分析表明浸出反应过程属于经典未反应缩核模型的内扩散控制过程,反应过程的表观活化能为20.25kJ/mol,参数累积效应得到的半经验动力学方程为:本论文研究结果可为非水溶性钾矿提取可溶性钾提供基础数据与理论支持。
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【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ131.13

【参考文献】