铬盐生产工艺中除铝方法的研究进展

主要从固相法和液相法两个方面介绍铬盐生产工艺中铝杂质的脱除方法,固相法重点介绍无钙焙烧法,无钙焙烧熟料中含铝固相产物有铁镁矿(Mg(Fe,Al)2O4)、铝硅酸钠(NaAlSiO4)和铝硅酸镁钠(Na4MgAl2Si3O12)。同时,根据铬矿成分的不同,添加含硅或含铝原料,控制SiO2和Al2O3摩尔比,使铬铁矿中的铝和硅在无钙焙烧过程中转化成为铝硅酸钠和铝硅酸镁钠。铬酸盐熟料浸出过程中,液相中铝化合物主要是铝酸盐。液相法脱除铝杂质与体系的碱浓度密切相关。低碱浓度时,碳分法有利于得到铬酸盐夹带少、易过滤的氢氧化铝;高碱浓度时,首先进行萃取脱碱,降低溶液中碱/铝比例,然后采用种分法得到氢氧化铝沉淀。综述了各种除铝方法的特点,并探讨了除铝方法的发展方向。

冶金流程模拟软件SYSCAD及其在湿法冶金中的应用

详细介绍了冶金流程模拟软件SYSCAD,并利用SYSCAD软件模拟计算了典型的湿法冶金流程。结果表明,SYSCAD软件可提高工艺流程的计算效率,是冶金项目工程设计计算中非常有用的计算工具。

活性炭法烟气净化工艺解析过程试验研究

在工业化试验装置中进行了活性炭的热解析实验,通过高温烟气缓慢加热实现活性炭脱附再生,通入氮气吹扫,对产生的解析气进行检测分析,最后与实验室的脱附实验进行了对比。结果表明,解析气中主要成分为SO2、CO2、NH3、CO、NO,SO2和NO,主要来自原烟气,CO、CO2由解析发生的反应生成,NH3由喷氨吸附实验引入。解析过程温度控制在430℃,以保证较快的解析速率。通入的氮气量不应过小,保证解析塔内无氧环境,这对于工艺的炭消耗和运行安全性非常重要。活性炭吸附的SO2不能完全解析释放,一部分硫以某种形式残留在活性炭中。

湿法烟气脱硫塔内传递与化学反应过程CFD模拟

以某330MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象,采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型,以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性,通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO2化学吸收过程,获得了SO2浓度与浆液pH的径向分布特性,详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响,结果表明局部液气比分布特性是影响SO2径向分布的关键因素之一,可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能;随着气相侧SO2浓度提高或液滴粒径减小,浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。

焦炉烟气钢渣湿法联合脱硫脱硝试验研究

焦炭生产过程会排放大量的烟气,烟气中的SO2和NOx会造成环境污染。随着焦化行业大气污染物排放标准越来越严格,为解决焦炉烟气中SO2和NOx的污染问题,以钢渣为吸收剂,在自制小型鼓泡搅拌反应器中进行了焦炉烟气联合脱硫脱硝试验,研究了浆液温度、浆液浓度、烟气流量、SO2浓度、NO浓度对SO2和NO脱除效率的影响,并得到优化的运行条件。研究发现,温度升高会降低NO氧化的反应速率,导致生成的NO2浓度降低,从而使脱硝效率下降;浆液浓度升高会增大浆液体系的pH值,促进NO脱除;烟气流量增加,即停留时间减少会降低气液接触时间,导致脱硫脱硝效率降低;优化的运行条件为30℃、浆液浓度8%、烟气流量400 mL/min,在最优运行条件下,可实现脱硝效率50.7%,脱硫效率高于95%。钢渣同时脱硫脱硝过程机理研究表明:钢渣中溶解出的OH^-能维持浆液保持碱性,具有较高的缓冲pH值能力,从而有利于SO2和NOx的脱除;NO与O2反应生成NO2,NO2与OH^-反应生成NO-2和NO-3;NO2与NO结合生成极易溶于水的N2O3,N2O3再与OH^-反应生成NO-2,从而实现NOx的脱除。通过气相预氧化将部分NO氧化为NO2,然后NO2以及剩余的NO和NO2结合的N2O3被钢渣浆液快速高效吸收,达到NOx排放标准甚至超低排放标准,有利于钢渣湿法联合脱硫脱硝的工程化应用。

含钒炉渣碱法水热过程提取钒机理

针对有毒的提钒尾渣及含钒钢渣年排放量巨大、无法综合利用的问题,研究含钒炉渣回收钒的过程机理。SEM分析结果表明,提钒尾渣中的钒集中赋存于赤铁矿相(Fe_2O_3)和铁板钛矿相(Fe_2TiO_5)中,同时也有一部分赋存于含Si锥辉石相(NaFe(SiO_3)_2)中;钢渣中的钒则主要赋存在硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙相中和自由氧化物。根据四价钒和五价钒具有碱溶性的特性,得出提钒尾渣中92%的钒和钢渣中94%的钒是碱溶性的。通过温度和碱浓度对含钒炉渣物相的影响实验得知,温度对硅酸盐相的破坏作用显著,碱浓度与硅酸盐相的分解率呈线性增加的关系。通过NaOH介质水热过程分解含钒炉渣,钒的浸出率高于90%。

精馏法处理钼酸铵生产中的高浓度氨氮废水

采用中和—过滤—换热—精馏—氨水回收的工艺处理钼酸铵生产废水,研究了各工艺参数对脱氨效果的影响、硫酸钙结垢机理和阻垢剂的阻垢性能与原理。结果表明,将pH调节至12.5以上能有效去除铜氨络离子,进而较彻底地去除氨氮;精馏塔的关键操作参数优化值为:塔釜温度105℃,蒸汽压力不低于0.3 MPa,优化后的精馏工艺,能够实现精馏设备的稳定运行和排水达标。阻垢剂在硫酸钙结垢形成之前添加效果最佳,阻垢原理为阻止溶解度较高的α-硫酸钙转化为溶解度较低的二水硫酸钙,从而提高结垢的浓度阈值。

高铝粉煤灰资源化过程重金属环境影响研究

针对高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺过程中重金属元素迁移规律和潜在环境影响量化问题,基于物质流分析方法,分析该工艺中重金属元素的边界输入输出和内部迁移规律.结果表明,输入端54%的铅元素由工业过程废弃物即高铝粉煤灰带入,其余来自工业原材料.输出端64%的铅元素进入产品,其余部分进入废弃物.该工艺主要环境排放节点在烧结和水泥生产环节.通过定义相对环境排放指数(REEI),比较分析该工艺与拜耳法工艺重金属排放情况.结果表明,该工艺单位氧化铝产量铅元素净排放显著降低,铬元素环境排放量与拜耳法基本持平,说明高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺不仅可以实现高铝粉煤灰的综合利用,也可以显著降低氧化铝产品的重金属环境影响.

亚熔盐法产出新铬渣的资源化研究——新铬渣的氯化铵浸出

亚熔盐法生产铬绿过程中产生大量新铬渣,因其中含有钾及大量镁而难以实现资源化。研究了采用绿色化学新工艺处理新铬渣,确定了较适宜的工艺参数,为实现新铬渣的资源化、彻底消除危害及隐患、变废为宝、构建铬盐化工循环经济新体系提供可行途径。

焦炉烟气活性炭法多污染物协同控制工业化试验研究

目前我国大气污染形势依然严峻,活性炭法烟气多污染物协同控制技术可同时脱除SO2、NOx、H2S等多种污染物,不消耗水,无二次污染,在国内已应用于钢铁烧结烟气、焦化焦炉烟气等,但其效率有待提高。焦化行业焦炉烟气低硫高氮、多污染物共存的排放特征,对活性炭法的脱硝效率及多污染物脱除效果提出了更高要求。为了探究提高焦炉烟气净化效率的因素,建设了焦炉烟气活性炭法多污染物协同控制工业化试验平台,处理烟气量33000 Nm^3/h。通过调控活性炭移动速率和喷氨量,优化了焦炉烟气净化效率,分析了移动过程对活性炭物理性能的影响、再生后活性炭性质的变化和活性炭的碳消耗。结果表明,活性炭法多污染物协同控制技术的脱硫效率超过99%,脱硝效率达到80%,各排放指标满足特别排放限值(NOx浓度≤150 mg/Nm^3、SO2浓度≤30 mg/Nm^3、颗粒物浓度≤15 mg/Nm^3)要求。移动过程使活性炭的耐压强度下降33%~55%,尤其是直径较小的活性炭,耐磨强度有所下降,但降幅较小,这两项参数的下降会导致活性炭损耗量增加。再生后元素S的回收率达90%,吸附后(再生前)活性炭的比表面积相比新鲜活性炭下降了约20%。活性炭物理碳磨损取主要决于活性炭的移动速率,化学碳消耗来自官能团的分解,活性炭的年损耗量约为初装量的10.7%。

草浆黑液水热炭化法碱回收研究

草浆造纸黑液经水热炭化法两级处理,黑液COD去除率可达95%,脱硅率超过80%,色度降低80%。水热炭化液经预蒸发、石灰乳苛化,碱回收率介于77%～81%。水热炭化料经炭化、水蒸汽物理活化可制备活性炭产品,其吸附性能达到商品级活性炭。水热炭化法处理造纸黑液具有较好的实用价值。

从废钨渣中酸法回收钽铌的研究

阐述了从废钨渣中酸法回收铌钽的新工艺,采用稀酸脱硅-浓酸脱铁、锰-HF酸浸出-蒸发浓缩工艺,可处理氧化钽和氧化铌含量分别为0.14%和0.59%的钨渣。通过实验确定了最佳的处理条件,在最优条件下可得到含氧化钽8.0 g/L和氧化铌35.4 g/L的HF酸溶液,该溶液可直接用于工业生产,钽和铌的回收率达到80%以上。该工艺既可实现钨渣中钽、铌、硅等资源的回收利用,又可减轻大量钨渣堆存引起的环境污染问题。

工业固废资源化产品生态设计方法及实证研究

基于现有产品生态设计方法及相关标准,针对工业固废资源化产品存在的质量问题以及重金属、残留酸碱等环境风险问题,建立了一套适用于该产品的生态设计方法。重点分析了资源化过程中毒害组分的控制体系、固废资源属性和评价指标体系。进而应用该方法对粉煤灰硅酸盐水泥(70%熟料+30%粉煤灰)进行产品生态设计,并对其进行产品生命周期评价。评价表明,生态设计的单位粉煤灰硅酸盐水泥的环境影响小于单位硅酸盐水泥,且其毒害组分含量符合相应法规和标准的要求。

钛渣熔盐反应制备TiO_2体系中水解制备偏钛酸过程研究

NaOH熔盐法用钛渣制备TiO2是一种制备二氧化钛的新方法,水解制备偏钛酸是新工艺中重要的环节之一。试验考察了钛液的浓度、F值及水解时间等影响偏钛酸粒度及转化率的因素。结果表明,钛液水解率在开始的30 min左右均较低,50 min以后迅速提高,100 min以后水解率随时间变化趋于平缓。温度越高,F值越低,钛液浓度越低,水解反应进行得越快,且最终转化率较高。水解产物偏钛酸粒度开始随水解反应时间增加而增大,3 h后偏钛酸的粒度随时间增加略有波动,偏钛酸的粒径随钛液浓度及F值增大而减小,随钛液稳定度提高而减小。试验确定的偏钛酸制备工艺条件如下:TiO2浓度200 g/L左右,F值1.8～1.9,微沸状态下水解,水解时间4 h。

次氯酸钠氧化降解碱性玫瑰精生产模拟废水研究

采用次氯酸钠对碱性玫瑰精生产模拟废水进行氧化降解,考察了初始COD浓度、反应pH、次氯酸钠投加量、反应时间、反应温度等因素对降解效果的影响,并进行了动力学特征研究。结果表明,向50mL初始COD为1 050mg/L的碱性玫瑰精生产模拟废水中投加次氯酸钠溶液(质量分数为8%)3.0mL,控制反应pH为3.0,常温下搅拌反应30min,COD去除率可以达到88%左右,且该反应过程呈现一级动力学特征。

硼铁精矿焙烧过程反应活性研究

以硼铁精矿焙烧过程为研究对象,系统考察了温度、时间、焙烧气氛、添加剂等焙烧条件对硼铁精矿反应活性的影响,利用X射线衍射对硼铁精矿焙烧产物的物相组成进行了表征分析,并对反应机理进行了探讨。结果表明,调节焙烧温度、焙烧时间和使用添加剂可有效提高硼铁精矿的反应活性,焙烧气氛对硼铁精矿反应活性影响较小。适宜的工艺条件:焙烧温度为700℃、焙烧时间为2.0h,碳酸钙为添加剂,在此条件下硼铁精矿反应活性可提高到84%。本文研究结果为碳碱法提硼存在的硼铁精矿反应活性不高的问题提供了解决思路。

熔盐电脱氧法制备ZrCr_2储氢合金的研究

以Zr O_2和Cr_2O_3混合物为原料,采用直接电脱氧法在Ca Cl2熔盐中制备出纯相的ZrCr_2储氢合金。研究了极片烧结温度、电解电压、熔盐温度、电解时间等工艺参数对电解过程的影响。采用XRD、SEM手段探讨了电解产物的组成与形貌;采用动电位扫描法结合热力学计算探讨了合金的生成机理;并利用粉末微电极循环伏安法测试了ZrCr_2合金的电化学性能。结果表明,Zr O2-Cr2O3极片在Ca Cl2熔盐中900℃、3.1 V电压下电解15 h可得到ZrCr_2合金。电脱氧过程中,Cr2O3首先还原为单质Cr,Zr O2或Ca Zr O3在单质Cr表面还原,形成ZrCr_2合金。所制备的ZrCr_2合金具有很好的电化学储氢性能。

臭氧氧化结合钙法同时脱硫脱硝的研究

按实际工况模拟烟气,采用氧化反应器和鼓泡塔吸收装置研究氧化温度,O3/NO摩尔比、停留时间、臭氧通入位置以及不同吸收剂、pH值、含氧量、亚硫酸盐对脱硫脱硝性能的影响。通过烟气分析仪进行检测。结果表明,氧化温度和O3/NO摩尔比是影响脱硝性能的重要因素。O3/NO摩尔比增加能提高NOx去除效率,而氧化温度升高会降低NOx去除效率。停留时间和氧化温度共同影响NOx去除效率。合理的臭氧通入位置能提高NOx去除效率。此外,不同吸收剂的NOx去除效率不同,减少氧含量以及增加浆液中亚硫酸盐的浓度都能促进NOx去除效率的提高。

碳化法纳米SiO_2表面结构研究

采用红外、热重、N2吸附等分析方法,研究了碳化法制备的纳米Si O2表面羟基、孔隙结构和吸油值等随陈化p H值、陈化时间及干燥温度的变化关系。实验结果表明,在不同陈化p H值下Si O2凝聚反应速率不同,陈化p H值由2升高到5,凝聚反应加快,颗粒表面羟基含量由1.54个/nm2减少到1.44个/nm2,平均孔径由11.51 nm增大到23.06 nm,吸油值由1.70 cm3/g升高到1.81 cm3/g;在不同陈化时间下Si O2颗粒间凝聚反应进程不同,陈化时间由10 min延长到90 min,颗粒表面羟基含量由1.48个/nm2减少到1.40个/nm2,平均孔径、吸油值变化不明显;在不同干燥温度下颗粒表面羟基脱除程度不同,干燥温度由100℃升高到500℃,表面羟基脱除增多,羟基含量由1.43个/nm2减少到0.70个/nm2,平均孔径由13.2 nm增加到41.07 nm,吸油值由1.82 cm3/g升高到2.00 cm3/g。

钒钛磁铁矿烧结过程NO_X控制技术研究

利用烧结杯实验装置研究了不同烧结工艺参数对钒钛磁铁矿烧结烟气NO_X生成及烧结主要技术经济指标的影响。结果表明:随着混合料碱度、水分、料层厚度及燃料配比的降低,烟气中NO_X排放浓度呈现降低的趋势;同时上述参数的改变未对烧结速度、利用系数、烧结成品率和转鼓强度等烧结主要技术经济指标产生显著的影响。