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蛇纹石尾矿中有价金属镁和镍的综合利用

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摘要

1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 蛇纹石的结构与资源概况

1.2.1 蛇纹石结构

1.2.2 蛇纹石矿资源概况

1.3 蛇纹石尾矿概况

1.3.1 蛇纹石尾矿危害

1.3.2 蛇纹石尾矿化学成分

1.4 国内外蛇纹石矿尾矿综合利用现状

1.4.1 国外蛇纹石尾矿利用现状

1.4.2 国内蛇纹石利用现状

1.5 氯化焙烧

1.5.1 氯化焙烧法的分类及原理

1.5.2 氯化焙烧影响因素

1.5.3 氯化焙烧的应用与研究现状

1.6 尾渣的综合利用

1.6.1 自保温隔墙砌块的优势及研发进展

1.6.2 尾渣颗粒自保温墙体材料的技术先进性

1.7 论文研究的意义和内容

1.7.1 研究的意义

1.7.2 研究内容

1.8 论文创新点

1.8.1 蛇纹石尾矿资源化利用新途径

1.8.2 尾渣的综合利用

2 酸浸工艺的研究

2.1 实验部分

2.1.1 主要试剂及仪器

2.1.2 实验方法

2.1.3 分析与检测

2.2 结果与讨论

2.2.1 蛇纹石尾矿成分分析

2.2.2 蛇纹石尾矿XRD分析

2.2.3 蛇纹石尾矿镁和镍物相分析

2.2.4 酸的选取

2.2.5 酸浸温度对镁和镍浸出率的影响

2.2.6 时间对镁和镍浸出率的影响

2.2.7 液固比对镁和镍浸出率的影响

2.2.8 酸浓度对镁和镍浸出率的影响

2.2.9 酸浸渣的分析

2.2.10 蛇纹石尾矿酸浸动力学研究

2.3 本章小结

3 活化煅烧—酸浸工艺的研究

3.1 实验部分

3.1.1 主要仪器及试剂

3.1.2 实验方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 煅烧温度的选取

3.2.2 酸浸温度对镁和镍浸出率的影响

3.2.3 酸浸时间对镁和镍浸出率的影响

3.2.4 液固比对镁和镍浸出率的影响

3.2.5 酸浓度对镁和镍浸出率的影响

3.2.6 蛇纹石尾矿活化煅烧酸浸动力学研究

3.3 本章小结

4 氯化焙烧—水浸工艺的研究

4.1 实验部分

4.1.1 主要仪器及试剂

4.1.2 实验方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 氯化剂的选择

4.2.2 焙烧温度对镁和镍浸出率的影响

4.2.3 焙烧时间对镁和镍浸出率的影响

4.2.4 氯化剂用量对镁和镍浸出率的影响

4.2.5 焙烧产物的分析与尾气处理

4.3 本章小结

5 浸出液中镁和镍的回收

5.1 回收镁和镍工艺的确定

5.2 除铁实验的研究

5.2.1 常用除铁的方法

5.2.2 除铁方法的选择

5.2.3 除铁试验结果与讨论

5.3 镍的回收

5.3.1 回收镍的原理

5.3.2 回收镍的结果与讨论

5.3.3 产品氢氧化镍的分析

5.4 镁的回收

5.4.1 回收镁的原理

5.4.2 回收镁的结果与讨论

5.4.3 产品氢氧化镁的分析

5.5 本章小结

6 尾渣的综合利用

6.1 实验部分

6.1.1 实验原料及仪器

6.1.2 砌块的制作

6.2 结果与分析

6.2.1 尾渣成分分析

6.2.2 尾渣掺杂量对浆料流动性能的影响

6.2.3 尾渣掺杂量对浆料收缩率的影响

6.2.4 尾渣掺杂量对砌块导热系数的影响

6.2.5 尾渣掺杂量对砌块力学性能的影响

6.2.6 尾渣掺杂对砌块耐冻及耐酸碱性能影响

6.2.7 尾渣掺杂对砌块抗压强度影响

6.2.8 尾渣掺杂对砌块热性能指标影响

6.2.9 经济效益分析

6.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果

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摘要

本文采用酸浸、活化煅烧-酸浸、氯化焙烧-水浸工艺路线,对蛇纹石尾矿中的镁和镍资源化利用工艺进行了试验研究,确立了最佳工艺条件。结果表明,酸浸工艺最佳条件为:温度90℃、酸浸时间180min、液固比为5、H2SO4浓度为1mol/L,此条件下蛇纹石矿尾矿中镁和镍的浸出率分别为75.23%、55.25%;活化煅烧-酸浸工艺最佳条件为:煅烧温度750℃、酸浸温度40℃、酸浸时间30min、液固比为4、H2SO4浓度为0.8mol/L,此条件下蛇纹石矿尾矿镁和镍的浸出率分别为81.22%、60.72%;氯化焙烧-水浸工艺最佳条件为:氯化铵与尾矿质量之比为1∶1、焙烧时间60min、焙烧温度500℃。此条件下镁和镍的浸出率分别为92.37%和85.23%。
  浸出液采用黄钠铁矾法除铁,该方法除铁率为93.22%。采用中和沉淀法回收浸出液中的镁和镍,并得到氢氧化镁和氢氧化镍,经计算镍的回收率为81.71%,氢氧化镍的纯度为80.22%。镁的回收率为90.32%,氢氧化镁的纯度为93.63%,该产品可以作为合格的产品出售,又可以作为氧化镁的原料。
  将提取镁和镍后的尾渣以一定比例掺入到水泥、石灰等中制作自保温墙体砌块,研究了尾渣掺入量对浆料流动性和收缩率、砌块导热系数、力学性能、耐冻及耐酸碱性能、抗压强能力和保温能指标的影响,结果表明尾渣掺入量为13%,能得到综合性能较佳的自保温墙体砌块。此工艺能大批量消化尾渣,从而促进蛇纹石尾矿资源化利用技术的广泛推广。

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