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浸锌渣氯化焙烧工艺实验研究

作　者: 车欣
导　师: 王福生
学　校: 河北理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 浸锌渣氯化焙烧热力学计算反应失重率挥发率
分类号: X758
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

浸锌渣是湿法炼锌生产中采用中性—酸性复浸出工艺所得到的浸出过滤渣,其中的有害成分严重威胁到人类的生存环境。浸锌渣是一种二次资源,其中含有锌及其它有价金属,如铅、铜、铟、锗、金、银等元素,经过处理后能够再利用。因此,研究浸锌渣的资源化技术具有良好的环境效益和经济效益。氯化焙烧是一项具有发展潜力的浸锌渣处理技术,能够有效的分离浸锌渣中的铁和有色金属,实现资源的再利用。采用HSC热力学软件计算氯化反应的起始温度,考察氯化剂与浸锌渣中氧化物发生氯化反应的可行性。计算结果表明:在N₂气氛下,NH₄Cl、MgCl₂、FeCl₂、FeCl3与浸锌渣中金属氧化物反应的起始温度都低于1000℃,但KCl、NaCl、CaCl₂在100¹000℃范围内自由能均为正值;在O2气氛下,氯化反应的起始温度都有所降低,N2气氛下不发生反应的也可以顺利进行;当反应体系中有SiO2存在条件下,CaCl₂、MgCl₂与金属氧化物反应的起始温度有所降低;还原剂碳的存在有助于驱动反应的顺利进行。在热分析仪上对热力学的计算进行验证,用反应失重率表示。结果表明:NH₄Cl、NaCl、CaCl₂、FeCl₂在1000℃时,反应失重率均大于0,说明氯化剂对氯化反应的强化作用。通过正交实验确定了氯化焙烧处理浸锌渣的最佳工艺条件:氯化剂为NaCl、焙烧温度为1000℃、焙烧时间60min、配碳量10%,Zn的质量分数降为16.87%。采用NaCl作为氯化剂,随焙烧温度的升高,焙烧时间的延长,浸锌渣的失重率增大,Zn的挥发率增大。在1000℃焙烧120min,浸锌渣的失重率达到了54.56%,Zn的挥发率为90.9%。利用氯化焙烧法处理浸锌渣,解决环境污染的同时回收有价元素,取得了良好的环境效益。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
引言  10-11
第1章文献综述  11-25
  1.1 浸锌渣的来源和危害  11-15
    1.1.1 浸锌渣的来源  11-12
    1.1.2 浸锌渣的危害  12-15
  1.2 浸锌渣的处理工艺  15-20
    1.2.1 湿法工艺  15-17
    1.2.2 火法工艺  17-20
  1.3 浸锌渣氯化焙烧的应用现状  20-23
    1.3.1 浸锌渣氯化焙烧的概述  20-21
    1.3.2 氯化焙烧的研究现状  21-22
    1.3.3 氯化焙烧的优点与存在问题  22-23
  1.4 问题的提出  23
  1.5 主要研究内容  23-25
第2章氯化焙烧的热力学计算  25-41
  2.1 氯化剂处理浸锌渣的基本原理  25-26
  2.2 计算原理  26-28
  2.3 氯化焙烧主要化学反应计算  28-41
    2.3.1 NH_4Cl 进行氯化焙烧的热力学计算分析  29-32
    2.3.2 KCl、NaCl 进行氯化焙烧的热力学计算分析  32-34
    2.3.3 CaCl_2、MgCl_2 进行氯化焙烧的热力学计算分析  34-37
    2.3.4 FeCl_2、FeCl_3 进行氯化焙烧的热力学计算分析  37-41
第3章氯化焙烧的热重分析  41-54
  3.1 实验仪器  41-42
  3.2 氯化焙烧反应性的评价指标  42
  3.3 热失重分析  42-54
    3.3.1 NH_4Cl 与浸锌渣反应的热失重分析  42-44
    3.3.2 NaCl 与浸锌渣反应的热失重分析  44-46
    3.3.3 CaCl_2 与浸锌渣反应的热失重分析  46-48
    3.3.4 FeCl_2 与浸锌渣反应的热失重分析  48-54
第4章管式炉实验  54-62
  4.1 实验装置  54-55
  4.2 实验方法及工艺流程  55
  4.3 实验结果与讨论  55-60
    4.3.1 正交实验及讨论  55-57
    4.3.2 单因素实验及讨论  57-60
  4.4 环境效益分析  60-62
结论  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
导师简介  68-69
作者简介  69-70
学位论文数据集  70

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