转炉尘泥分选利用及吸附铜离子的研究

摘要

转炉尘泥是转炉炼钢过程中产生的一种副产品，全国年发生量在700万t/a～950万t/a。由于尘泥中含铁高，目前我国绝大多数转炉尘泥作为原料配入烧结料，或采用炼铁法、炼钢法返回钢铁生产工艺循环利用，利用率虽然较高，但是均存在一些不足，例如降低烧结质量、有色金属累积减少炼钢设备寿命等等。故探求一种综合利用转炉尘泥，使之利用效率与综合经济效益均提高，并且产生尽量少甚至零废弃物的方法是非常必要的。
　　 本文以湖北某钢铁公司炼钢厂转炉尘泥为原料，对其进行了基本物理性质的测试分析，探索了不同手段分选转炉尘泥，并尝试将不同阶段产品采用不同的手段加以利用，以期提高转炉尘泥的综合回收利用价值。
　　 通过对该转炉尘泥样品的形貌观察和测定以及基本物理性质试验研究，观察测试发现，本转炉尘泥样品具有颗粒细，结合紧密，比表面积大的特点。试验测得全铁含量为45.60％，MFe含量为23.02％、FeO含量为57.10％，其堆密度为0.828g/mL，真比重为3.62妙cm3，粒度分布为：+0.074mm占38.90％、-0.074mm+0.044mm占10.59％、-0.044mm占50.51％。
　　 利用矿物加工工艺(主要是磁选)将不同种物质进行分离提纯，探索了磁选管弱磁选、湿式强磁选及高梯度磁选的选别效果，以及搅拌、退磁等不同工艺条件对不同磁选的选别效果影响。磁性产品最终含铁(TFe)达到了78.33％，利用此磁性产品制备氧化铁红，得到了纯度达到92.94％的氧化铁红产品，达到了GB1863-80中规定的H102一级品纯度要求。吸油量19.13g/100g达到了GB1893-89标准。
　　 利用磁性分选后的转炉尘泥磁选尾矿去除铜离子的适宜条件为：在温度为25℃的条件下，尘泥磁尾投加量为8妙L，铜离子初始浓度为20mg/L，反应时间为50min，Cu2+去除率为97.86％。吸附行为的影响因素主次顺序为：尘泥磁尾投加量＞铜离子溶液初始浓度＞反应时间。
　　 转炉尘泥磁选尾矿吸附Cu2+的吸附动力学行为符合Langmuir速率方程，表观吸附速率常数K=0.0095；吸附作用机理主要为表面吸附，伴随有少量置换反应发生，可能存在絮凝吸附。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1转炉尘泥概述

1.2转炉尘泥组分及性质

1.3转炉尘泥回收利用方法及现状

1.3.1转炉尘泥返回炼钢方法

1.3.2转炉尘泥返回炼钢利用现状

1.3.3转炉尘泥其它回收利用方法及现状

1.4各种矿物材料及固体废弃物吸附重金属离子研究现状

1.4.1矿物材料吸附重金属离子的研究现状

1.4.2固体废弃物吸附重金属离子的研究现状

1.5转炉尘泥利用存在的问题

1.6课题研究目的、意义和内容

1.6.1目的和意义

1.6.2实验内容及方案设计

第2章实验设备、材料及实验方法

2.1实验仪器和设备

2.2实验材料

2.2.1主要试剂

2.2.2转炉尘泥

2.3实验方法

2.3.1铜离子溶液及测定浓度所需试剂配制方法

2.3.2铜离子浓度的测定方法

2.3.3扫描电子显微镜分析(SEM)

第3章转炉尘泥矿物性质实验研究

3.1转炉尘泥基本物理性质测定

3.1.1堆密度测量实验步骤及结果

3.1.2真比重测量(煮沸法)

3.1.3粒度分析(水筛法)

3.2形貌观察与测试

3.2.1显微镜观察

3.2.2扫描电子显微镜分析(SEM)形貌观测

3.3本章小结

第4章转炉尘泥分选实验研究及氧化铁红制备

4.1最佳磨矿细度实验

4.2磁性分析

4.3 XCSQ-50×70型湿式强磁选实验

4.4 Slon-100型脉动高梯度磁选实验

4.5搅拌、退磁对磁选影响实验

4.5.1搅拌、退磁条件对弱磁选的影响

4.5.2搅拌、退磁对湿式强磁选的影响

4.5.3搅拌、退磁对脉动高梯度磁选的影响

4.6磁选结果分析讨论

4.7氧化铁红的制备及结果讨论

4.7.1氧化铁红的制备方法

4.7.2氧化铁红制备实验及结果

4.7.3吸油量测定

4.8本章小结

第5章转炉尘泥磁选尾矿吸附铜离子的试验研究

5.1实验方法及设计流程

5.1.1实验方法

5.1.2设计流程

5.2条件实验及结果

5.2.1尘泥磁尾投加量

5.2.2铜离子废水原始浓度

5.2.3反应时间

5.3正交试验

5.3.1确定因素水平表

5.3.2正交试验结果分析

5.3.3正交结果讨论

5.4本章小结

第6章转炉尘泥磁选尾矿吸附铜离子吸附动力学及机理研究探讨

6.1转炉尘泥磁选尾矿去除铜离子吸附动力学模型

6.2转炉尘泥磁选尾矿去除铜离子吸附等温曲线

6.3转炉尘泥磁选尾矿去除铜离子吸附机理分析

6.3.1转炉尘泥磁选尾矿吸附机理试验

6.3.2转炉尘泥磁选尾矿吸附铜离子机理分析

第7章结论

7.1研究结论

7.2存在问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文