碱熔融法综合利用硼泥中有价元素的研究

发布时间：2023-03-19 10:32

　　硼泥是生产硼砂过程中所产生的一种具有强碱性的工业废弃物,其乱堆乱放会严重危害农作物的生长和生态环境。若将其有效的回收利用,会产生可观的经济效益和社会效益。 本文通过碱熔焙烧、溶出、过滤、碳分等工艺,对硼泥在熔融碱处理过程中的工艺条件及反应动力学过程进行了研究。主要研究内容如下： (1)在单因素和正交实验的基础上考察熔融碱处理硼泥提取二氧化硅过程中焙烧温度、反应时间、碱矿比对二氧化硅提取率的影响,确定最佳焙烧工艺条件,即焙烧温度550℃,恒温时间20min,碱矿比(质量比)1.75：1。 (2)通过对熔融碱处理硼泥提取二氧化硅与三氧化二硼的过程进行动力学分析可知：硼泥与氢氧化钠反应提硅和提硼的过程都符合有固体产物层生成的未反应核模型,其反应过程分为两个阶段,第一阶段的反应时间为0-20min,第二阶段的反应时间为20～50min,反应的第一阶段是由界面化学反应控制,反应的第二阶段是由产物层扩散控制,其中在温度为400℃～550℃,碱矿比1.75：1时,NaOH处理硼泥提硅两个阶段的动力学方程分别为：其中第一阶段的表观活化能为44.78kJ·mol-1,第二阶段的表观活化能为15.94kJ...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 硼泥的组成及性质
        1.2.1 硼泥的化学组成及矿物组成
        1.2.2 硼泥的性质
    1.3 硼泥直接利用的进展
        1.3.1 硼泥在建筑中的应用
        1.3.2 硼泥在冶金工业方面的应用
        1.3.3 在处理废水方面的应用
        1.3.4 在农业方面的应用
        1.3.5 在其他方面的应用
    1.4 硼泥资源的综合利用
        1.4.1 硼泥中提取产品性质和用途
            1.4.1.1 白炭黑的性质和用途
            1.4.1.2 硼砂的性质和用途
            1.4.1.3 氧化镁的性质及用途
        1.4.2 硼泥资源综合利用的工艺方法
            1.4.2.1 相转移催化法
            1.4.2.2 酸解法
    1.5 本课题的研究意义和内容
        1.5.1 本课题研究意义
        1.5.2 本课题研究内容
第2章 熔融碱法焙烧硼泥提取二氧化硅研究
    2.1 引言
    2.2 实验所用仪器设备及药品
    2.3 实验原料分析
        2.3.1 化学组成分析
        2.2.2 物相组成分析
        2.2.3 微观形貌分析
        2.2.4 粒度分析
        2.2.5 热重分析
    2.4 反应的工艺流程
    2.5 焙烧实验
        2.5.1 实验原理
        2.5.2 实验步骤
        2.5.3 提取率计算
        2.5.4 焙烧单因素实验
        2.5.5 正交实验
    2.6 碱熔过程的分析
        2.6.1 碱熔渣的化学组成分析
        2.6.2 碱熔过程反应机理的研究
    2.7 本章小结
第3章 硼泥与氢氧化钠焙烧反应动力学的研究
    3.1 引言
    3.2 实验原理及动力学模型
    3.3 硼泥与氢氧化钠焙烧动力学研究
        3.3.1 实验方法
        3.3.2 结果与讨论
            3.3.2.1 硼泥与氢氧化钠焙烧提取二氧化硅的动力学研究
            3.3.2.2 硼泥与氢氧化钠焙烧提取三氧化二硼的动力学研究
    3.4 本章小结
第4章 碳分法制备白炭黑的工艺及反应动力学研究
    4.1 引言
    4.2 焙烧溶出液分离制备白炭黑的工艺研究
        4.2.1 实验原理
        4.2.2 实验原料及仪器
        4.2.3 实验方法
        4.2.4 结果与讨论
    4.3 焙烧溶出液分离制备白炭黑的反应动力学研究
        4.3.1 实验原理
        4.3.2 实验方法
        4.3.3 结果与讨论
    4.4 产品SiO₂的组成及SEM分析
        4.4.1 产品SiO₂的组成
        4.4.2 产品SiO₂的SEM分析
    4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3765093