铬铁矿硫酸浸出过程及废渣循环利用研究

摘要

随着中国铬盐行业的快速发展，铬渣污染问题日益严峻。传统的铬盐生产工艺采用碱性氧化工艺，至今无法解决含Cr(Ⅵ)废弃物的污染问题。铬铁矿硫酸浸出工艺的出现为铬盐的清洁生产提供了新思路，该工艺在铬盐生产过程中可以有效控制Cr(Ⅵ)的产生，从源头上解决了Cr(Ⅵ)污染问题。 在总结前人研究成果的基础上，本论文重点研究了镁铝尖晶石、镁铁尖晶石和镁铬尖晶石等尖晶石相在热硫酸体系中的浸出行为和浸出渣的循环利用。在本论文条件下，得出如下主要结论: (1)在热硫酸体系中，镁铝尖晶石、镁铁尖晶石和镁铬尖晶石均能实现部分溶解。氧化剂的添加能够明显提高镁铬尖晶石分解速率，而对镁铝尖晶石和镁铁尖晶石的分解效果作用不明显。 (2)Cr(Ⅵ)对镁铬尖晶石的作用机理为氧化还原型催化分解，通过形成Cr(Ⅳ)或Cr(Ⅴ)中间产物，降低了尖晶石结构的稳定性，促进了尖晶石分解。 (3)通过建立响应面模型得出无水硫酸铬最佳回收条件:pH值为-0.8，温度为87℃，硫酸铵过量比为2∶1。经实验验证，模型预测值与真实值具有较高拟合度。 (4)研究开发出一种富硫酸盐的铬铁矿硫酸浸出废渣的循环利用新工艺，新工艺可以实现含铬物相的有效回收和资源的循环利用。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2研究目的和意义

1．3研究内容

第2章文献综述

2．1铬铁矿资源概述

2．1．1铬铁矿形成及其资源分布

2．1．2铬铁矿组成及其尖晶石相结构

2．2铬盐制备工艺的研究现状

2．2．1铬盐及铬化物

2．2．2铬盐制备工艺

2．3铬铁矿酸溶氧化工艺研究现状

第3章铬铁矿硫酸浸出过程的研究

3．1．1热力学分析

3．1．2尖晶石合成

3．2尖晶石的浸出

3．2．1．实验方法

3．2．2实验结果分析

3．3铬铁矿的酸浸机理

3．4本章小结

第4章铬铁矿硫酸浸出渣的循环利用研究

4．1浸出渣的物相组成

4．2无水硫酸铬回收工艺探索

4．2．1热力学分析

4．2．2实验方法

4．2．3实验结果分析

4．2．4小结

4．3 Box-Behnken Design

4．3．1模型的建立

4．3．2模型的方差分析

4．3．3实验结果与讨论

4．3．4模型的验证

4．4基于响应表面模型的工艺优化

4．4．1实验步骤

4．4．2检测方法

4．4．3实验结果分析

4．5浸出渣循环利用工艺的提出

4．6本章小结

第5章结论

参考文献

致谢