攀枝花钒钛磁铁矿冶金废渣浸出行为及机理研究
发布时间：2022-09-18 17:50
攀枝花是中国重要的钒钛磁铁矿冶金工业基地,钒钛磁铁矿冶金过程产生三类主要固体废渣:尾矿、高炉渣和钢渣,三类废渣现有量分别为1.25亿、7000万和800万吨,这些废渣长期露天堆存,其有毒有害成分潜在的环境风险备受关注。论文以这些冶金废渣为研究对象,从环境地球化学出发对废渣的浸出行为和浸出热力学、动力学进行研究。具体内容包括:（1）废渣的化学和矿物组成;（2）废渣在不同环境条件下（水介质、模拟酸雨介质、CO2氛围）的浸出行为;（3）废渣浸出热力学和动力学模拟。1.废渣化学及矿物组成:借助现代分析测试技术对尾矿、高炉渣和钢渣的化学和矿物成分研究。结果表明尾矿化学成分以Si、Fe、Al、Ca、Mg、Ti、Na等常量元素为主,其次还含有较高的Mn、V、Co等微量元素;尾矿主要矿物为普通辉石、斜长石、钾长石、石英、绿泥石、绿帘石、钛铁矿和少量黄铁矿。高炉渣化学成分以Si、Fe、Al、Ca、Mg、Ti等常量元素为主,还含有较高的Mn、V、Cr等微量元素;高炉渣主要矿物成分为透辉石、钙钛矿、镁铝尖晶石和单质铁。钢渣主要常量元素为:Si、Fe、Al、Ca、Mg,主要微量元素为Mn、Ba、Cr、V等,钢...
【文章页数】：228 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 攀枝花钒钛磁铁矿冶金废渣研究现状
1.1.1 攀枝花铁尾矿研究现状
1.1.2 攀枝花高炉渣研究现状
1.1.3 攀枝花钢渣研究现状
1.2 国内外钢铁冶金废渣研究现状
1.2.1 国内外铁尾矿研究现状
1.2.2 国内外高炉渣研究现状
1.2.3 国内外钢渣研究现状
1.3 选题思路和研究内容及目标
1.3.1 选题思路
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究目标
1.3.4 技术路线
1.3.5 主要工作量
1.4 创新点
第2章 研究区概况
2.1 自然地理
2.1.1 地理位置
2.1.2 地形地貌
2.1.3 水文特征
2.1.4 气候特征
2.2 矿产资源特征
2.3 环境状况
第3章 废渣化学及矿物组成
3.1 样品采集与制备
3.1.1 样品采集
3.1.2 样品制备
3.2 分析方法及分析仪器
3.2.1 化学成分分析方法
3.2.2 矿物成分及形貌分析方法
3.3 废渣的化学成分
3.3.1 尾矿化学成分
3.3.2 高炉渣成分
3.3.3 钢渣化学成分
3.3.4 废渣元素富集系数
3.4 废渣矿物成分
3.4.1 尾矿矿物成分
3.4.2 高炉渣矿物成分
3.4.3 钢渣矿物成分
3.5 高炉渣和钢渣的形貌特征
3.6 本章小结
第4章 废渣浸出行为
4.1 浸出方法
4.1.1 静态浸出方法
4.1.2 动态浸出方法
4.1.3 类柱浸出方法
4.2 浸出液元素分析方法
4.2.1 元素总量分析方法
4.2.2 钒的价态分析方法
4.3 静态浸出行为
4.3.1 纯水介质静态浸出行为
4.3.2 模拟酸雨介质静态浸出行为
4.3.3 纯水和模拟酸雨静态浸出行为比较
4.3.4 静态浸出率
4.4 废渣浸出液潜在环境风险评估
4.5 动态浸出行为
4.5.1 纯水介质动态浸出行为
4.5.2 模拟酸雨介质动态浸出行为
4.5.3 纯水和模拟酸雨动态浸出行为比较
4.6 类柱浸出行为
4.6.1 尾矿的类柱浸出行为
4.6.2 高炉渣的类柱浸出行为
4.6.3 钢渣的类柱浸出行为
4.7 本章小结
第5章 钢渣碳酸盐化行为
5.1 实验方法及原理
5.1.1 设备与器材
5.1.2 常温常压碳酸盐化实验方法
5.1.3 升高压力碳酸盐化实验方法
5.1.4 分析测试方法
5.2 碳酸盐化影响因素
5.2.1 时间
5.2.2 pH
5.2.3 CO_2流速
5.2.4 液固比(L/S)
5.2.5 CO_2压力
5.2.6 温度
5.3 碳酸盐化钢渣性能表征
5.3.1 物相分析
5.3.2 热重分析
5.4 钢渣碳酸盐化过程碳同位素分馏
5.4.1 实验方法
5.4.2 结果与讨论
5.5 钢渣碳酸盐化的环境行为
5.5.1 常压条件下重金属浸出行为
5.5.2 升高压力条件下重金属浸出行为
5.6 本章小结
第6章 废渣浸出热力学与动力学研究
6.1 废渣浸出热力学平衡模拟
6.1.1 基本热力学数据
6.1.2 废渣浸出矿物饱和指数模拟
6.1.3 废渣浸出液V的形态分布模拟
6.1.4 废渣浸出液Cr的形态分布模拟
6.2 废渣浸出动力学方程拟合
6.2.1 废渣静态浸出速率方程
6.2.2 废渣动态浸出速率方程
6.3 废渣浸出动力学模型
6.3.1 浸出动力学模型简介
6.3.2 钒的浸出动力学模型
6.3.3 钢渣碳酸盐化动力学模型
6.4 本章小结
结论
设想与建议
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
附录A 废渣浸出实验数据
附录B 钒、铬价态模拟热力学数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]攀枝花某选铁尾矿钛回收工艺[J]. 王其宏,章晓林,李康康,武鲁庆,曹世明. 过程工程学报. 2017(02)
[2]白云鄂博铁反浮选尾矿不同捕收剂回收铁试验[J]. 许俊山. 现代矿业. 2017(03)
[3]Synthesis of highly effective absorbents with waste quenching blast furnace slag to remove Methyl Orange from aqueous solution[J]. Hongyu Gao,Zhenzhen Song,Weijun Zhang,Xiaofang Yang,Xuan Wang,Dongsheng Wang. Journal of Environmental Sciences. 2017(03)
[4]选钛尾矿制备钒钛搪瓷及性能研究[J]. 舒明勇,尹海英,刘光辉,胡瑞,吴伯涛. 表面技术. 2016(10)
[5]由含钛高炉渣制备叶面肥及甜玉米栽培实验研究[J]. 张悦,薛向欣. 东北大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]CO2 sequestration utilizing basic-oxygen furnace slag:Controlling factors,reaction mechanisms and V–Cr concerns[J]. Tung-Hsin Su,Huai-Jen Yang,Yen-Hong Shau,Eiichi Takazawa,Yu-Chen Lee. Journal of Environmental Sciences. 2016(03)
[7]攀钢含钛高炉渣湿法提钛工艺[J]. 王浩然,张延玲,安卓卿,赵世强. 有色金属科学与工程. 2016(03)
[8]真空碳热还原-酸浸含钛高炉渣制备TiC分析[J]. 胡蒙均,尹方庆,魏瑞瑞,邓青宇,扈玫珑. 重庆大学学报. 2015(06)
[9]我国钒钛磁铁矿资源利用现状[J]. 陈露露. 中国资源综合利用. 2015(10)
[10]攀枝花巴关河渣场浅层地下水中钒的赋存形态及影响因素[J]. 钟礼春,黄艺,倪师军,卢慧林,刘再冬. 物探化探计算技术. 2015(02)
博士论文
[1]攀枝花含钛高炉渣资源化利用新途径[D]. 甄玉兰.北京科技大学 2016
[2]从含钒钢渣中提取V2O5的新工艺与机理研究[D]. 叶国华.昆明理工大学 2010
[3]掺杂硫酸盐的含钛高炉渣处理溶液中Cr6+及Cr6+复合体系的研究[D]. 雷雪飞.东北大学 2009
[4]垃圾焚烧飞灰浸出行为与机理研究[D]. 姜永海.北京化工大学 2008
硕士论文
[1]巴关河渣场周边受污染土壤及粘土矿物对钒、铬、镉的吸附—固定效果研究[D]. 孙宁.成都理工大学 2015
[2]含钛高炉渣结晶行为的研究[D]. 刘璐.重庆大学 2015
[3]含钛高炉渣作人工湿地基质处理含抗生素污水的应用基础研究[D]. 袁湘君.南京师范大学 2015
[4]和尚桥铁矿溶滤酸水成因及迁移规律探究[D]. 时国凯.南京大学 2014
[5]含钛高炉渣资源化综合利用研究[D]. 贾峰.南京师范大学 2013
[6]含钒钢渣中钙与钒的回收利用研究[D]. 王晨.东北大学 2012
[7]攀钢含钛高炉渣中钛组分的分离提取研究[D]. 李俊翰.成都理工大学 2010
[8]由含钛高炉渣合成固态复合肥的研究[D]. 张悦.东北大学 2008
[9]从含钛高炉渣中回收钛的基础研究[D]. 董海刚.中南大学 2006
[10]从含钒钢渣中富集钒的研究[D]. 张鹏科.武汉科技大学 2006
本文编号：3680138
【文章页数】：228 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 攀枝花钒钛磁铁矿冶金废渣研究现状
1.1.1 攀枝花铁尾矿研究现状
1.1.2 攀枝花高炉渣研究现状
1.1.3 攀枝花钢渣研究现状
1.2 国内外钢铁冶金废渣研究现状
1.2.1 国内外铁尾矿研究现状
1.2.2 国内外高炉渣研究现状
1.2.3 国内外钢渣研究现状
1.3 选题思路和研究内容及目标
1.3.1 选题思路
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究目标
1.3.4 技术路线
1.3.5 主要工作量
1.4 创新点
第2章 研究区概况
2.1 自然地理
2.1.1 地理位置
2.1.2 地形地貌
2.1.3 水文特征
2.1.4 气候特征
2.2 矿产资源特征
2.3 环境状况
第3章 废渣化学及矿物组成
3.1 样品采集与制备
3.1.1 样品采集
3.1.2 样品制备
3.2 分析方法及分析仪器
3.2.1 化学成分分析方法
3.2.2 矿物成分及形貌分析方法
3.3 废渣的化学成分
3.3.1 尾矿化学成分
3.3.2 高炉渣成分
3.3.3 钢渣化学成分
3.3.4 废渣元素富集系数
3.4 废渣矿物成分
3.4.1 尾矿矿物成分
3.4.2 高炉渣矿物成分
3.4.3 钢渣矿物成分
3.5 高炉渣和钢渣的形貌特征
3.6 本章小结
第4章 废渣浸出行为
4.1 浸出方法
4.1.1 静态浸出方法
4.1.2 动态浸出方法
4.1.3 类柱浸出方法
4.2 浸出液元素分析方法
4.2.1 元素总量分析方法
4.2.2 钒的价态分析方法
4.3 静态浸出行为
4.3.1 纯水介质静态浸出行为
4.3.2 模拟酸雨介质静态浸出行为
4.3.3 纯水和模拟酸雨静态浸出行为比较
4.3.4 静态浸出率
4.4 废渣浸出液潜在环境风险评估
4.5 动态浸出行为
4.5.1 纯水介质动态浸出行为
4.5.2 模拟酸雨介质动态浸出行为
4.5.3 纯水和模拟酸雨动态浸出行为比较
4.6 类柱浸出行为
4.6.1 尾矿的类柱浸出行为
4.6.2 高炉渣的类柱浸出行为
4.6.3 钢渣的类柱浸出行为
4.7 本章小结
第5章 钢渣碳酸盐化行为
5.1 实验方法及原理
5.1.1 设备与器材
5.1.2 常温常压碳酸盐化实验方法
5.1.3 升高压力碳酸盐化实验方法
5.1.4 分析测试方法
5.2 碳酸盐化影响因素
5.2.1 时间
5.2.2 pH
5.2.3 CO_2流速
5.2.4 液固比(L/S)
5.2.5 CO_2压力
5.2.6 温度
5.3 碳酸盐化钢渣性能表征
5.3.1 物相分析
5.3.2 热重分析
5.4 钢渣碳酸盐化过程碳同位素分馏
5.4.1 实验方法
5.4.2 结果与讨论
5.5 钢渣碳酸盐化的环境行为
5.5.1 常压条件下重金属浸出行为
5.5.2 升高压力条件下重金属浸出行为
5.6 本章小结
第6章 废渣浸出热力学与动力学研究
6.1 废渣浸出热力学平衡模拟
6.1.1 基本热力学数据
6.1.2 废渣浸出矿物饱和指数模拟
6.1.3 废渣浸出液V的形态分布模拟
6.1.4 废渣浸出液Cr的形态分布模拟
6.2 废渣浸出动力学方程拟合
6.2.1 废渣静态浸出速率方程
6.2.2 废渣动态浸出速率方程
6.3 废渣浸出动力学模型
6.3.1 浸出动力学模型简介
6.3.2 钒的浸出动力学模型
6.3.3 钢渣碳酸盐化动力学模型
6.4 本章小结
结论
设想与建议
致谢
参考文献
攻读学位期间取得学术成果
附录A 废渣浸出实验数据
附录B 钒、铬价态模拟热力学数据
【参考文献】：
期刊论文
[1]攀枝花某选铁尾矿钛回收工艺[J]. 王其宏,章晓林,李康康,武鲁庆,曹世明. 过程工程学报. 2017(02)
[2]白云鄂博铁反浮选尾矿不同捕收剂回收铁试验[J]. 许俊山. 现代矿业. 2017(03)
[3]Synthesis of highly effective absorbents with waste quenching blast furnace slag to remove Methyl Orange from aqueous solution[J]. Hongyu Gao,Zhenzhen Song,Weijun Zhang,Xiaofang Yang,Xuan Wang,Dongsheng Wang. Journal of Environmental Sciences. 2017(03)
[4]选钛尾矿制备钒钛搪瓷及性能研究[J]. 舒明勇,尹海英,刘光辉,胡瑞,吴伯涛. 表面技术. 2016(10)
[5]由含钛高炉渣制备叶面肥及甜玉米栽培实验研究[J]. 张悦,薛向欣. 东北大学学报(自然科学版). 2016(04)
[6]CO2 sequestration utilizing basic-oxygen furnace slag:Controlling factors,reaction mechanisms and V–Cr concerns[J]. Tung-Hsin Su,Huai-Jen Yang,Yen-Hong Shau,Eiichi Takazawa,Yu-Chen Lee. Journal of Environmental Sciences. 2016(03)
[7]攀钢含钛高炉渣湿法提钛工艺[J]. 王浩然,张延玲,安卓卿,赵世强. 有色金属科学与工程. 2016(03)
[8]真空碳热还原-酸浸含钛高炉渣制备TiC分析[J]. 胡蒙均,尹方庆,魏瑞瑞,邓青宇,扈玫珑. 重庆大学学报. 2015(06)
[9]我国钒钛磁铁矿资源利用现状[J]. 陈露露. 中国资源综合利用. 2015(10)
[10]攀枝花巴关河渣场浅层地下水中钒的赋存形态及影响因素[J]. 钟礼春,黄艺,倪师军,卢慧林,刘再冬. 物探化探计算技术. 2015(02)
博士论文
[1]攀枝花含钛高炉渣资源化利用新途径[D]. 甄玉兰.北京科技大学 2016
[2]从含钒钢渣中提取V2O5的新工艺与机理研究[D]. 叶国华.昆明理工大学 2010
[3]掺杂硫酸盐的含钛高炉渣处理溶液中Cr6+及Cr6+复合体系的研究[D]. 雷雪飞.东北大学 2009
[4]垃圾焚烧飞灰浸出行为与机理研究[D]. 姜永海.北京化工大学 2008
硕士论文
[1]巴关河渣场周边受污染土壤及粘土矿物对钒、铬、镉的吸附—固定效果研究[D]. 孙宁.成都理工大学 2015
[2]含钛高炉渣结晶行为的研究[D]. 刘璐.重庆大学 2015
[3]含钛高炉渣作人工湿地基质处理含抗生素污水的应用基础研究[D]. 袁湘君.南京师范大学 2015
[4]和尚桥铁矿溶滤酸水成因及迁移规律探究[D]. 时国凯.南京大学 2014
[5]含钛高炉渣资源化综合利用研究[D]. 贾峰.南京师范大学 2013
[6]含钒钢渣中钙与钒的回收利用研究[D]. 王晨.东北大学 2012
[7]攀钢含钛高炉渣中钛组分的分离提取研究[D]. 李俊翰.成都理工大学 2010
[8]由含钛高炉渣合成固态复合肥的研究[D]. 张悦.东北大学 2008
[9]从含钛高炉渣中回收钛的基础研究[D]. 董海刚.中南大学 2006
[10]从含钒钢渣中富集钒的研究[D]. 张鹏科.武汉科技大学 2006
本文编号：3680138
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