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用硫铁矿烧渣制取PFS及其非亚硝酸钠催化剂的研究

作　者: 陈永亮
导　师: 陈吉春
学　校: 武汉理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 硫铁矿烧渣聚合硫酸铁还原焙烧硫酸酸浸催化氧化
分类号: X781
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

硫铁矿烧渣俗称烧渣，是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣，一般为棕红色，其组分主要是Fe₂O₃和Fe₃O₄、金属的硫酸盐、硅酸盐和氧化物。我国是硫酸生产大国，硫酸产量居世界第三位，目前年产量约7×10⁶吨。烧渣一般采用堆填处置，不仅浪费资源，占用土地，增加硫酸的生产成本，而且对堆存地周围的土壤、水体和大气均产生严重污染。而烧渣中一般含铁20％～60％，以及少量铜、锌和微量金银等有价值元素，是一种二次资源。综合利用硫铁矿烧渣可减少环境污染，节约土地，提高矿产资源利用率。近几十年来，我国科技工作者对硫铁矿烧渣的综合利用进行了多方面的研究与实践，取得了一定成果。特别是近年来，以硫铁矿烧渣为原料制取无机高效水处理剂聚合硫酸铁（PFS）的研究，更是达到了以废治废，变废为宝的目的，既有社会效益和经济效益，又有现实的重要意义，是硫铁矿烧渣最有前途的综合利用途径之一。聚合硫酸铁（简称PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂，其成分可用通式[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2]_m表示。聚合硫酸铁以其良好的絮凝性能倍受人们的关注。它已有30多年的发展历史，世界上已能生产固、液两种聚合硫酸铁产品。但在现有各种制备方法中，普遍存在的问题是原料利用率低、能耗高、反应周期长、投资大、生产效率低、后处理工序复杂以及催化剂的毒性等。因此进一步研究制备PFS的新工艺和新方法，探讨其合成与反应的内在机理，制备成本低廉、效果优越、性能稳定、低毒的PFS是非常必要而且具有广阔前景的。本课题结合重点企业委托的实际科研项目，以武钢金山店铁矿硫酸厂的硫铁矿烧渣为主要原料，制取高附加值的无机高分子絮凝剂PFS，并着重于制备工艺中低毒催化剂的探讨，以从根本上消除产品的亚硝酸盐毒性，扩大其在水处理中的应用领域。本实验采用还原焙烧、硫酸浸取、催化氧化聚合的工艺制取聚合硫酸铁，确定了各个阶段的最佳工艺条件，并对制取的PFS进行了产品质量检验和水处理效果实验，取得了良好效果。此外，还采用了先进的检测设备，对其制备过程的主要反应行为进行研究，以获取制备工艺的先进性和合理性，为硫铁矿烧渣的更有效利用提供技术支持和理论依据。总之，整个工艺的原料利用率高、成本低，反应周期短，并且在制备的过程中以硝酸代替亚硝酸钠作催化剂，从而消除了产品的毒性，制备出了性能优良的PFS。

全文目录

第一章前言  8-29
  1.1 硫铁矿烧渣及其综合利用现状  8-14
  1.2 无机絮凝剂的开发及应用进展  14-22
  1.3 聚合硫酸铁的研究及应用现状  22-27
  1.4 本研究的内容及意义  27-29
第二章实验原料及方法  29-40
  2.1 实验原料与试剂  29-31
  2.2 实验仪器及设备  31
  2.3 实验方法及工艺流程  31-32
  2.4 实验操作及原理  32-35
  2.5 产品性能的测试方法  35-40
第三章实验结果及讨论  40-69
  3.1 还原焙烧实验  40-45
  3.2 酸浸实验  45-49
  3.3 聚合实验  49-60
    3.3.1 正交实验  49-52
    3.3.2 采用KI作助催化剂的实验  52-53
    3.3.3 以HNO_3为催化剂的聚合实验  53-60
  3.4 混凝实验  60-63
  3.5 样品测试  63-67
  3.6 催化机理探讨  67-69
第四章结论  69-71
参考文献及书目  71-75
致谢  75-76
附页  76-78

用硫铁矿烧渣制取PFS及其非亚硝酸钠催化剂的研究

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