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含铬矿物碱熔盐法清洁生产中介质循环与产品分离工艺研究

作　者: 李莉
导　师: 王京刚；齐涛；曲景奎
学　校: 北京化工大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 高效旋转薄膜蒸发器碱液增浓蒸发强度传热效率铬铝分离碳化苛化碱液循环
分类号: TQ136.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钾系亚熔盐铬盐清洁工艺成功解决了国内外同类技术未能解决的液相氧化与碱-铬-铝分离的关键技术,但传统碱液增浓的熬碱锅系统操作条件恶劣、安全性差、热效率低、能耗高,成为铬盐清洁生产节能减排发展道路上的瓶颈。熔盐活化法处理铬含量较高的红土镍矿产生的浸出液中含有氢氧化钠、铝酸钠、铬酸钠、碳酸钠等,成分复杂、难以分离。本研究考察用高效旋转薄膜蒸发器替代传统熬碱锅系统进行碱液浓缩循环的可行性和最佳工况分析；采用蒸发结晶、碳化沉铝、苛化等方法研究红土镍矿浸出液中Cr、Al分离规律,并实现碱液循环。(1)采用1m2高效旋转薄膜蒸发器,将30%的碱液蒸发浓缩至50%左右。重点考察加热温度、进料流量和真空度等参数对完成液浓度、蒸发强度和总传热系数的影响,并得出最佳工艺条件。(2)采用1m2高效旋转薄膜蒸发器,将除杂净化后50%碱液蒸发浓缩至75%-80%。重点考察加热温度、进料流量和真空度等参数对完成液浓度、蒸发强度和总传热系数的影响,并对工艺条件进行优化。(3)基于碳酸钠、铬酸钠、铝酸钠在NaOH溶液中溶解度以及铝酸钠性质的研究,采用蒸发结晶方式将逆流洗涤一级滤液中的混合物二次排盐进行初步分离得到粗晶。碳化沉铝、苛化等方法探讨浸出液中铬、铝分离规律,并实现碱液循环。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-17
1 绪论  17-35
  1.1 铬的主要来源  17-18
  1.2 传统铬盐生产方法概述  18-21
    1.2.1 有钙焙烧法  18-20
    1.2.2 无钙焙烧法  20-21
    1.2.3 其它技术  21
  1.3 我国铬盐生产技术现状  21-23
  1.4 亚熔盐清洁生产工艺  23-26
    1.4.1 亚熔盐非常规介质的概念及特性  23-24
    1.4.2 亚熔盐非常规介质在湿法冶金中的应用  24-26
  1.5 国内外红土镍矿处理工艺现状  26-32
    1.5.1 红土镍矿资源概况  26
    1.5.2 红土镍矿加工工艺概述  26-32
  1.6 本论文选题意义及主要研究内容  32-35
    1.6.1 选题意义  32-33
      1.6.1.1 钾系亚熔盐铬盐清洁生产工艺中碱液增浓及循环  32
      1.6.1.2 红土镍矿碱-酸双循环新工艺中铬、铝分离及碱液循环  32-33
    1.6.2 本文主要研究内容  33-35
2 铬盐清洁生产中低浓碱液增浓及循环  35-49
  2.1 概述  35-36
    2.1.1 氯碱工业进展  35
    2.1.2 碱液蒸发设备应用进展  35-36
  2.2 旋转薄膜蒸发器  36-38
    2.2.1 固定刮板式  37
    2.2.2 活动刮板式  37-38
  2.3 试验方法  38-41
    2.3.1 原料与设备  38
    2.3.2 试验流程及原理  38-39
    2.3.3 分析方法及主要参数的计算  39-41
  2.4 结果与讨论  41-46
    2.4.1 加热温度对蒸发效果的影响  41-42
    2.4.2 进料流量对蒸发效果的影响  42-44
    2.4.3 真空度对蒸发效果的影响  44-45
    2.4.4 最佳工况参数  45-46
  2.5 本章小结  46-49
3 铬盐清洁生产中高浓碱液增浓及循环  49-61
  3.1 概述  49
  3.2 试验方法  49-53
    3.2.1 原料与设备  49-50
    3.2.2 试验工艺流程及原理  50-51
    3.2.3 分析方法及主要参数的计算  51-53
  3.3 结果与讨论  53-59
    3.3.1 加热温度对蒸发效果的影响  53-54
    3.3.2 进料流量对蒸发效果的影响  54-56
    3.3.3 真空度对蒸发效果的影响  56-57
    3.3.4 最佳工况参数  57-59
  3.4 本章小结  59-61
4 碱法处理红土镍矿工艺中铬铝分离及碱液循环  61-75
  4.1 概述  61-62
  4.2 实验原理及流程  62-65
    4.2.1 分步结晶、二次排盐工艺原理及工艺流程  62-64
    4.2.2 一次排盐结晶相中铝的提纯原理  64-65
    4.2.3 二次排盐结晶相苛化除杂原理  65
  4.3 实验原料及试剂  65
  4.4 实验设备与分析仪器  65-66
  4.5 实验方法  66-67
  4.6 分析方法  67-68
  4.7 结果与讨论  68-73
    4.7.1 一次排盐时碱液浓度对Cr、Al分离的影响  68-69
    4.7.2 二次排盐时碱液浓度对Cr、Al分离的影响  69-70
    4.7.3 碳酸化深度分解  70-71
    4.7.4 最佳苛化条件及苛化率  71-73
      4.7.4.1 温度对苛化效果的影响  71-72
      4.7.4.2 反应时间对苛化效果的影响  72
      4.7.4.3 加钙量对苛化效果的影响  72-73
  4.8 本章小结  73-75
5 结论与展望  75-77
  5.1 主要结论  75
  5.2 下步工作展望  75-77
参考文献  77-83
附录  83-89
致谢  89-91
研究成果及发表的学术论文  91-93
作者简介  93-94
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  94-95

含铬矿物碱熔盐法清洁生产中介质循环与产品分离工艺研究

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