硼镁石制备碱式碳酸镁实验研究

发布时间：2017-04-18 14:12

  本文关键词：硼镁石制备碱式碳酸镁实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国的硼镁石资源目前主要用于碳碱法生产硼砂。近些年来随着硼工业的迅速发展,相应产生了大量硼泥废渣,造成的环境污染和资源问题越来越突出。本次研究针对硼镁石资源利用存在的问题,在查阅相关文献的基础上,经分析发现硼镁石在有效分离其中的镁之后,其余组分均符合生产无碱玻璃纤维的要求。因此,本着综合利用硼镁石的原则,本课题进行了以硼镁石为原料,开展制备碱式碳酸镁的实验研究,实现硼、镁的有效分离及高效利用的目的。本实验研究确定了通过硼镁石配入碳酸钙经混合制团煅烧、消化、碳化及热解等系列操作,制备出高附加值碱式碳酸镁的工艺,所得结果如下:(1)硼镁石的煅烧实验。通过硼镁石在不同温度下的煅烧实验,考察熟料中MgO的活性及失重情况。结果表明,原矿在粒度120μm,煅烧温度1000℃,恒温0.5 h的条件下可分解完全;煅烧熟料主要物相为2MgO·B2O3和3MgO·B2O3,高活性的MgO含量低。在此基础上进行了硼镁石原料配入CaCO3制团煅烧实验,在制团压力为45~60 MPa,温度1000℃,煅烧恒温时间0.5 h左右条件下,煅烧过程产生的CaO可与B2O3化合并置换出MgO,生成的3CaO·B2O3降低了硼的活性,避免了硼的损失,同时煅烧熟料中镁活性较高。(2)硼镁石与CaCO3制团煅烧后的熟料碳化制备碱式碳酸镁实验研究。结果表明,消化过程的最优条件为:粒度180μm,时间40分钟,温度80℃,消化终态pH约为12.4;碳化过程的最优条件为:质量浓度为25g/L,碳化温度为30℃,反应终点pH值为7.0。在此工艺下,得到镁的溶出率为78.5%。将碳化液过滤后滤液经热解温度95℃,时间60 min,中速搅拌至液面无气泡产生可得到一等品碱式碳酸镁(4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O)产品;并得出热解温度升高,会使得产品碱式碳酸镁的形貌发生聚合,由低温热解的丝状转变形成片状或球形形貌。本论文的硼镁石利用工艺使得硼和镁得到了有效分离,并且所得产品附加值高,结果对硼镁石资源的高效综合利用具有一定的理论指导意义。
【关键词】：硼镁石 煅烧 碳酸化 制备 碱式碳酸镁
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF822
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 硼及其主要化合物10-11
• 1.2 硼资源11
• 1.3 硼镁石的利用11-15
• 1.3.1 制备硼酸12
• 1.3.2 制备硼砂12-14
• 1.3.3 硼酸钙制无碱玻璃纤维14-15
• 1.4 国内外对硼泥的处理研究概述15-17
• 1.4.1 国内对硼泥的处理研究15-16
• 1.4.2 国外硼工业现状16-17
• 1.5 硼镁石综合利用工艺研究新进展17-19
• 1.5.1 硼镁石真空热还原法炼镁17-18
• 1.5.2 硼镁石制取硼酸联产碳酸镁18
• 1.5.3 硼镁石碳化法提镁18-19
• 1.6 碱式碳酸镁的研究与发展19-21
• 1.6.1 碱式碳酸镁的物化性质及用途19
• 1.6.2 碱式碳酸镁的制备方法19-21
• 1.7 论文选题背景、研究意义及内容21-24
• 1.7.1 选题背景21
• 1.7.2 研究意义21-22
• 1.7.3 研究内容22-24
• 2 实验原料及特性分析24-30
• 2.1 实验原料24
• 2.2 原料特性分析24-30
• 2.2.1 X-射线衍射分析24-25
• 2.2.2 差热-热重分析25-30
• 3 硼镁石的煅烧实验30-46
• 3.1 硼镁石煅烧实验30-36
• 3.1.1 煅烧熟料的活性分析30-31
• 3.1.2 实验过程31
• 3.1.3 实验仪器31
• 3.1.4 硼镁石的烧失率和水化活性度实验31-32
• 3.1.5 煅烧时间对硼镁石烧失率和水化活性度的影响32-34
• 3.1.6 煅烧熟料XRD分析34-35
• 3.1.7 小结35-36
• 3.2 硼镁石添加碳酸钙制团煅烧实验36-46
• 3.2.1 实验仪器36-37
• 3.2.2 配料与制团37-38
• 3.2.3 煅烧过程多因素正交实验38-40
• 3.2.4 煅烧过程单因素实验40-42
• 3.2.5 煅烧熟料的物相分析42-43
• 3.2.6 小结43-46
• 4 煅烧熟料制碱式碳酸镁实验46-66
• 4.1 实验流程46
• 4.2 实验试剂及设备46-47
• 4.3 消化实验47-49
• 4.3.1 实验原理47
• 4.3.2 实验过程47-48
• 4.3.3 消化时间对活性的影响48-49
• 4.3.4 消化温度对活性的影响49
• 4.4 碳化实验49-57
• 4.4.1 实验原理49-50
• 4.4.2 实验过程50-51
• 4.4.3 碳化过程单因素实验51-54
• 4.4.4 碳化过程正交实验54-56
• 4.4.5 碳化渣的分析56-57
• 4.5 热解实验57-61
• 4.5.1 实验原理57
• 4.5.2 实验过程57-58
• 4.5.3 热解温度与碳酸氢镁分解率的关系58-59
• 4.5.4 热解温度与产品形貌的关系59-61
• 4.6 热解产物表征61-64
• 4.6.1 热解产物的X射线衍射分析61-62
• 4.6.2 热重分析62-63
• 4.6.3 化学成分分析63-64
• 4.7 本章小结64-66
• 5 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 硕士期间所发表的科研论文73

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本文编号：315071