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硫酸法回收磷尾矿中磷和镁及其动力学研究

作　者: 王政
导　师: 李军旗
学　校: 贵州大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 高镁磷尾矿硫酸浸出动力学
分类号: TD926.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文针对翁福磷尾矿的资源特点,对磷尾矿进行综合利用,不仅能够开发出具有广阔工业应用前景的氢氧化镁、磷酸以及磷石膏,还研究了硫酸浸出的工艺条件和动力学过程,缓解了由于大量磷尾矿堆存所带来的一系列环保问题,较好地实现了资源综合利用。通过对此浮选获得的尾矿进行物相及化学分析后发现该尾矿的主要物相为Ca（CO₃）₂、Mg（CO₃）₂及Ca₅F（PO₄）₃,其中P₂O₅含量7-9%,MgO含量高达16-18%,属高镁磷尾矿。本文主要探索了用硫酸酸浸的方法来分解磷尾矿的工艺,并主要研究了磷尾矿的酸解工艺条件。在酸解工艺条件优化研究中,通过单因素及正交试验获得实验室条件下的最佳工艺条件:反应时间90min、温度80℃、液固比为3:1、酸的过量系数则取1.00。在此工艺条件下P₂O₅和MgO都有较高的浸出率,分别为94.6%、95.8%,且各因素对P₂O₅和MgO的浸出率影响趋势相似。其中温度和反应时间对二者浸出率的影响最为显著,酸的过量系数对它们浸出率的影响很小,主要是由误差所引起的。在工业生产的磷尾矿酸解过程中,硫磷混酸浓度大体是不变的。因此本文采用高液固比酸解实验,探索接近工业条件下磷尾矿酸解的动力学规律,引用如下酸解动力学方程进行验证能够很好的符合该动力学过程:本试验工艺条件易于控制,操作简单,对设备要求低,基本上可以实现工业生产,仅有少量对环境无污染的废渣。上述研究成果对瓮福磷矿浮选尾矿的开发利用具有一定的参考价值。

全文目录

目录  3-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
1 绪论  8-23
  1.1 本课题提出的背景  8-11
    1.1.1 磷矿资源概况  8-9
    1.1.2 贵州磷矿资源分布及特点  9-11
  1.2 高镁磷尾矿的性质及国内外利用现状  11-19
    1.2.1 高镁磷尾矿的产生及危害  11-13
    1.2.2 高镁磷尾矿的国外利用现状  13-14
    1.2.3 高镁磷尾矿的国内利用现状  14-16
    1.2.4 磷矿酸解动力学研究现状  16-19
  1.3 实验研究方案和主要内容  19-23
    1.3.1 实验研究方案及工艺流程  19
    1.3.2 实验研究主要内容  19-20
    1.3.3 本实验研究的意义  20-21
    1.3.4 与现有生产技术的比较及创新  21-23
2. 硫酸浸出工艺实验研究  23-37
  2.1 实验原料及设备  23-24
    2.1.1 实验原料  23-24
    2.1.2 实验设备  24
  2.2 反应原理及热力学分析  24-26
    2.2.1 反应原理  24-25
    2.2.2 热力学分析  25-26
  2.3 反应活性和抗阻缓性  26-28
  2.4 硫酸浸出工艺实验研究  28-36
    2.4.1 实验方法  28
    2.4.2 单因素试验  28-34
      2.4.2.1 酸的过量系数对浸出率的影响  28-29
      2.4.2.2 液固比对浸出率的影响  29-30
      2.4.2.3 反应温度对浸出率的影响  30-31
      2.4.2.4 反应时间对浸出率的影响  31-32
      2.4.2.5 粒度对浸出率的影响  32-33
      2.4.2.6 影响浸出率的其他因素  33-34
    2.4.3 正交试验  34-36
  2.5 小结  36-37
3 磷尾矿酸解反应的动力学实验研究  37-49
  3.1 实验原料  37
  3.2 实验装置  37
  3.3 实验内容  37-42
    3.3.1 P_2O_5和MgO浸出率与温度的关系  37-39
    3.3.2 P_2O_5和MgO浸出率与硫酸浓度的关系  39-42
  3.4 酸解磷尾矿反应动力学模型的选择  42-46
    3.4.1 宏观反应综述  42
    3.4.2 流─固相非催化反应的物理模型  42-44
    3.4.3 酸解磷矿反应数学模型的建立  44-46
    3.4.4 控制步骤的判断  46
  3.5 硫酸分解磷矿的动力学试验结果计算  46-47
  3.6 磷尾矿在硫酸中溶解过程的表观活化能  47-48
  3.7 小结  48-49
4 结论  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
附录  54-55

硫酸法回收磷尾矿中磷和镁及其动力学研究

内容摘要

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