基于赤泥资源化利用的铁水脱硅脱磷剂研究开发
发布时间：2021-07-28 22:25
赤泥是氧化铝生产的主要固体废弃物,赤泥的堆存大量占用土地,且会引发一系列的环境问题。赤泥中含有大量氧化铁,具有很强的氧化性,Na2O、A1203等氧化物对熔渣熔点的降低都能起到有利的影响。因此,赤泥基铁水预处理脱硅脱磷剂的开发及应用对于赤泥的资源化利用意义重大。本论文针对赤泥的成分和物相特征,借助相图分析、熔化性能测试进行赤泥基脱硅脱磷剂的设计、开发。并通过铁水脱硅脱磷高温模拟实验,对利用赤泥基脱硅脱磷剂进行铁水预处理的脱硅脱磷过程进行系统研究,在本实验条件得到如下结论:（1）随着赤泥与CaO质量比的增加,赤泥基脱硅脱磷剂的熔化温度先降低后升高,当赤泥与CaO质量比为100:30时,改质渣的熔化温度达到最低,为1163℃。赤泥基脱硅脱磷剂的熔化速度随着赤泥与CaO质量比的增加呈现先降低后增大的趋势,其中当赤泥与CaO质量比为100:30时熔化速度最快,可在31s内熔化。（2）以赤泥基脱硅脱磷剂进行铁水预处理,脱硅脱磷的综合效果良好。随着脱硅脱磷反应的进行,熔渣中铁氧化物含量减少,可能发生“回磷”现象。碱度过大可能导致脱硅脱磷动力学条件的恶化。赤泥的改质方案以赤泥与CaO的质量比为100...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｐ２〇５在２ＣａＯ?Ｓｉ〇２饱和渣中的去除过程??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｉｎ?ｓｌａｇ?ｓａｔｕｒａｔｅｄ?ｗｉｔｈ?２ＣａＯ?Ｓｉ〇２??
本实验所用赤泥是来自国内某铝厂产生的拜耳法赤泥，其化学成分如表３．１??所示。为了解该拜耳法赤泥中的主要物相组成，利用ｘ射线衍射谱图（ＸＲＤ）对??赤泥进行物相分析，如图３．１所示，此外，还利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）进行??微观形貌观察，如图３．２所示。??表３．１赤泥的化学成分（质量百分比，％）??Ｔａｂｌｅ?３．１?Ｔｈｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｄ?ｍｕｄ?（ｍａｓｓ，％）??成分?ＴＦｅ?ＣａＯ?ＡｈＯｓ?Ｓｉ〇２?Ｎａ２０?ＴｉＣｈ?ＭｇＯ?Ｋ２Ｏ?Ｐ?Ｓ?ＬＯＳＳ??含量?３４．５０?０．８５?１５．００?９．６２?６．０５?４．２４?０．１９?０．０８?０．０８?０．２４?１４．３５??１４００??????４?１?Ｆｅ：〇３??１２００?－?２?Ａｌ２〇３＇３Ｈ２〇??３?ＳｉＯ，??１０００?－?１?４?ＦｅＯ（ＯＨ）??，?４?５Ｎａｇ（ＡｌＳｉ０４）６（０Ｈ）：４Ｈ；０??＝８００?－?３?Ｉ??＾?１?｜｜?５??Ｓ?６００－?，??＾?＇?５?－??－４００?－?１?＊?Ｉ?Ｉ?４??２０?４０?６０?８０??２０／?°??图３．１拜耳法赤泥的ＸＲＤ图谱??Ｆｉｇ．?３．１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｂａｙｅｒ?ｒｅｄ?ｍｕｄ??从拜耳法赤泥的ＸＲＤ图谱中可以看出，拜耳法赤泥的矿物组成主要为赤铁??矿（Ｆｅ２〇３）、三水铝石（Ａｌ２〇３．３Ｈ２〇）、石英（ＳｉＣｈ）、针铁矿（ＦｅＯ（ＯＨ））、钠长??石（Ｎａ８（ＡｌＳｉ〇４）６（〇Ｈ）２．４Ｈ２〇）。根据表３．１
因此赤泥中有Ｎａ的化合物存在，为表征其存在用Ｎａ２０形式表示，含量为６．０５％，??主要赋存于钠长石中；在拜耳法生产工艺中不添加ＣａＯ，因此ＣａＯ含量较低为??０．８５％。赤泥的微观形貌如图３．２所示，最大颗粒直径不超过５００ｎｍ，小体积提供??了较大的比表面积。??＿??Ｉ?｜?ＷＤ?＝?９．４?ｍｍ?Ｍａｇ?＝?１００．００?ＫＸ?Ｔｉｍｅ?：２１：４３：４５?ＢＭＢ??图３．２赤泥的微观形貌??Ｆｉｇ．?３．２?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅｄ?ｍｕｄ??３．２赤泥改质方案的设计??铁水的脱硅和脱磷均为氧化反应，因此脱硅剂和脱磷剂必须含有大量的氧化??齐！Ｊ。经常使用的氧化剂有气体和固体两种形式，分别为氧气和以ＦｅｔＯ为主的各种??冶金辅料。通常除氧化剂外还加入助熔剂，提高熔渣的熔化速度，降低炉渣的黏??度及熔化温度，达到改善反应的动力学条件。氧化脱磷剂的组成除上述氧化剂和??助熔剂外还包含与磷的氧化物生成稳定化合物的固定剂，常用的有ＣａＯ、Ｎａ２０、??ＢａＯ?等。??－２０－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]赤泥脱碱及功能新材料研究进展[J]. 张以河,王新珂,吕凤柱,周风山,佟望舒,胡应模,张安振,陆荣荣. 环境工程学报. 2016(07)
[2]氧化铝赤泥堆场团聚体的分形特征[J]. 朱锋,韩福松,薛生国,郭颖,李萌,廖嘉欣. 中国有色金属学报. 2016(06)
[3]基于CaO-SiO2-FeO-Na2O-Al2O3渣系的中高磷铁水脱磷试验研究[J]. 轩心宇,施哲,漆鑫,蔡加武. 矿冶. 2015(02)
[4]赤泥物相的X射线粉末衍射Rietveld法定量分析研究[J]. 曾超,何维. 冶金分析. 2014(08)
[5]Al2O3和Na2O对高磷铁水脱磷的影响[J]. 刁江. 钢铁研究学报. 2013(02)
[6]赤泥炼钢冷却剂生产实践[J]. 赵恒,侯广尧,沈相东. 中国高新技术企业. 2011(08)
[7]拜耳法赤泥改良及种植黑麦草的研究[J]. 王国贞,朱泮民,段璐淳,张乐观. 安徽农业科学. 2010(31)
[8]赤泥去除工业废水中铵态氮的研究[J]. 郑越,刘方,吴永贵. 贵州化工. 2010(02)
[9]拜耳法赤泥选铁工艺研究[J]. 孙永峰,董风芝,刘炯天,王淑红. 金属矿山. 2009(09)
[10]我国主要赤泥种类及其对环境的影响[J]. 南相莉,张廷安,刘燕,豆志河,赵秋月,蒋孝丽. 过程工程学报. 2009(S1)
博士论文
[1]混合赤泥胶结硬化机理研究及其工程应用[D]. 冯燕博.重庆大学 2015
[2]铝土矿尾矿制备莫来石基复相耐火材料[D]. 马冬阳.北京科技大学 2015
[3]赤泥改性颗粒修复材料及其对铅锌污染土壤的原位稳定化研究[D]. 罗惠莉.中南大学 2012
[4]基于d-e-p模型的氧化铝生产过程能耗分析及节能技术研究[D]. 陈乔平.中南大学 2011
[5]拜耳法赤泥高温相转变规律及铁铝钠回收研究[D]. 刘万超.华中科技大学 2010
[6]氧化铝生产中熟料溶出二次反应与高浓度粗液制备技术[D]. 陈滨.中南大学 2008
硕士论文
[1]赤泥堆场生态修复技术评价体系的研究[D]. 李涛.南昌大学 2013
[2]从赤泥中回收铁和氧化铝的研究[D]. 杨文.中南大学 2012
[3]混合半干法堆存拜耳法赤泥技术研究[D]. 贾海龙.西安建筑科技大学 2010
[4]赤泥吸附材料的制备及应用研究[D]. 韩毅.北京化工大学 2004
本文编号：3308764
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?Ｐ２〇５在２ＣａＯ?Ｓｉ〇２饱和渣中的去除过程??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｉｎ?ｓｌａｇ?ｓａｔｕｒａｔｅｄ?ｗｉｔｈ?２ＣａＯ?Ｓｉ〇２??
本实验所用赤泥是来自国内某铝厂产生的拜耳法赤泥，其化学成分如表３．１??所示。为了解该拜耳法赤泥中的主要物相组成，利用ｘ射线衍射谱图（ＸＲＤ）对??赤泥进行物相分析，如图３．１所示，此外，还利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）进行??微观形貌观察，如图３．２所示。??表３．１赤泥的化学成分（质量百分比，％）??Ｔａｂｌｅ?３．１?Ｔｈｅ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｄ?ｍｕｄ?（ｍａｓｓ，％）??成分?ＴＦｅ?ＣａＯ?ＡｈＯｓ?Ｓｉ〇２?Ｎａ２０?ＴｉＣｈ?ＭｇＯ?Ｋ２Ｏ?Ｐ?Ｓ?ＬＯＳＳ??含量?３４．５０?０．８５?１５．００?９．６２?６．０５?４．２４?０．１９?０．０８?０．０８?０．２４?１４．３５??１４００??????４?１?Ｆｅ：〇３??１２００?－?２?Ａｌ２〇３＇３Ｈ２〇??３?ＳｉＯ，??１０００?－?１?４?ＦｅＯ（ＯＨ）??，?４?５Ｎａｇ（ＡｌＳｉ０４）６（０Ｈ）：４Ｈ；０??＝８００?－?３?Ｉ??＾?１?｜｜?５??Ｓ?６００－?，??＾?＇?５?－??－４００?－?１?＊?Ｉ?Ｉ?４??２０?４０?６０?８０??２０／?°??图３．１拜耳法赤泥的ＸＲＤ图谱??Ｆｉｇ．?３．１?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｂａｙｅｒ?ｒｅｄ?ｍｕｄ??从拜耳法赤泥的ＸＲＤ图谱中可以看出，拜耳法赤泥的矿物组成主要为赤铁??矿（Ｆｅ２〇３）、三水铝石（Ａｌ２〇３．３Ｈ２〇）、石英（ＳｉＣｈ）、针铁矿（ＦｅＯ（ＯＨ））、钠长??石（Ｎａ８（ＡｌＳｉ〇４）６（〇Ｈ）２．４Ｈ２〇）。根据表３．１
因此赤泥中有Ｎａ的化合物存在，为表征其存在用Ｎａ２０形式表示，含量为６．０５％，??主要赋存于钠长石中；在拜耳法生产工艺中不添加ＣａＯ，因此ＣａＯ含量较低为??０．８５％。赤泥的微观形貌如图３．２所示，最大颗粒直径不超过５００ｎｍ，小体积提供??了较大的比表面积。??＿??Ｉ?｜?ＷＤ?＝?９．４?ｍｍ?Ｍａｇ?＝?１００．００?ＫＸ?Ｔｉｍｅ?：２１：４３：４５?ＢＭＢ??图３．２赤泥的微观形貌??Ｆｉｇ．?３．２?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅｄ?ｍｕｄ??３．２赤泥改质方案的设计??铁水的脱硅和脱磷均为氧化反应，因此脱硅剂和脱磷剂必须含有大量的氧化??齐！Ｊ。经常使用的氧化剂有气体和固体两种形式，分别为氧气和以ＦｅｔＯ为主的各种??冶金辅料。通常除氧化剂外还加入助熔剂，提高熔渣的熔化速度，降低炉渣的黏??度及熔化温度，达到改善反应的动力学条件。氧化脱磷剂的组成除上述氧化剂和??助熔剂外还包含与磷的氧化物生成稳定化合物的固定剂，常用的有ＣａＯ、Ｎａ２０、??ＢａＯ?等。??－２０－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]赤泥脱碱及功能新材料研究进展[J]. 张以河,王新珂,吕凤柱,周风山,佟望舒,胡应模,张安振,陆荣荣. 环境工程学报. 2016(07)
[2]氧化铝赤泥堆场团聚体的分形特征[J]. 朱锋,韩福松,薛生国,郭颖,李萌,廖嘉欣. 中国有色金属学报. 2016(06)
[3]基于CaO-SiO2-FeO-Na2O-Al2O3渣系的中高磷铁水脱磷试验研究[J]. 轩心宇,施哲,漆鑫,蔡加武. 矿冶. 2015(02)
[4]赤泥物相的X射线粉末衍射Rietveld法定量分析研究[J]. 曾超,何维. 冶金分析. 2014(08)
[5]Al2O3和Na2O对高磷铁水脱磷的影响[J]. 刁江. 钢铁研究学报. 2013(02)
[6]赤泥炼钢冷却剂生产实践[J]. 赵恒,侯广尧,沈相东. 中国高新技术企业. 2011(08)
[7]拜耳法赤泥改良及种植黑麦草的研究[J]. 王国贞,朱泮民,段璐淳,张乐观. 安徽农业科学. 2010(31)
[8]赤泥去除工业废水中铵态氮的研究[J]. 郑越,刘方,吴永贵. 贵州化工. 2010(02)
[9]拜耳法赤泥选铁工艺研究[J]. 孙永峰,董风芝,刘炯天,王淑红. 金属矿山. 2009(09)
[10]我国主要赤泥种类及其对环境的影响[J]. 南相莉,张廷安,刘燕,豆志河,赵秋月,蒋孝丽. 过程工程学报. 2009(S1)
博士论文
[1]混合赤泥胶结硬化机理研究及其工程应用[D]. 冯燕博.重庆大学 2015
[2]铝土矿尾矿制备莫来石基复相耐火材料[D]. 马冬阳.北京科技大学 2015
[3]赤泥改性颗粒修复材料及其对铅锌污染土壤的原位稳定化研究[D]. 罗惠莉.中南大学 2012
[4]基于d-e-p模型的氧化铝生产过程能耗分析及节能技术研究[D]. 陈乔平.中南大学 2011
[5]拜耳法赤泥高温相转变规律及铁铝钠回收研究[D]. 刘万超.华中科技大学 2010
[6]氧化铝生产中熟料溶出二次反应与高浓度粗液制备技术[D]. 陈滨.中南大学 2008
硕士论文
[1]赤泥堆场生态修复技术评价体系的研究[D]. 李涛.南昌大学 2013
[2]从赤泥中回收铁和氧化铝的研究[D]. 杨文.中南大学 2012
[3]混合半干法堆存拜耳法赤泥技术研究[D]. 贾海龙.西安建筑科技大学 2010
[4]赤泥吸附材料的制备及应用研究[D]. 韩毅.北京化工大学 2004
本文编号：3308764
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