高砷酸性废水中铁的回收利用研究

论文摘要

冶金、采矿、化工等工业废水具有色度大、酸度高的特点,某些废水还含有剧毒物质—砷化合物。现行处理含砷废水的方法不仅要耗费大量的人力、物力和财力,占用大量耕地,对生态环境还存在潜在危害；并且,废水的无害化处理中,由于铁与砷的共沉淀而不利于有价金属的回收,浪费资源。本论文进行高酸含砷冶金废液的有价元素回收、高值化综合利用研究,具有重要的理论和实际意义。本论文以酸性含砷冶金废液为研究对象,根据不同pH值溶液中砷、铁离子化学沉积行为的差异,通过选择性沉淀,进行回收铁,进而高值利用有价元素的研究,考察了pH值、.搅拌强度、温度、碱液浓度等工艺参数对铁回收率的影响；在单因素实验基础上通过三因子三水平的正交实验,优化了工艺参数,确定了选择性沉淀回收铁的最佳工艺条件为：溶液pH值13.5,搅拌强度800rpm,碱液浓度10mol/L。在铁沉淀物干燥过程中考察干燥温度、干燥时间对沉淀颜色的影响及工业生产的可行性,确定合适的工艺条件为：干燥温度80℃；干燥时间8-9h。进行了铁的固相产物制备铁红的研究,将选择性沉铁最佳工艺条件下的固相沉淀经过碱洗净化处理,研磨成粉末状进行焙烧制备铁红,考察焙烧温度和时间对产品色相、纯度、形貌、吸油量的影响,以确定制备铁红的最佳工艺条件。根据热力学及化学平衡移动原理,在高温高碱条件下净化洗涤铁沉淀物,确定了合适的除杂净化条件为碱液浓度3mol/L,浸出时间120min；焙烧制备铁红的最佳条件为焙烧温度900℃,焙烧时间60min,所得产品色泽鲜红,纯度达到90.56%,吸油量23.4g/100g,产品颗粒发育完全,形貌规则,符合GB1863—89合格品的要求,产品的粒径在60-70nm范围内,属于纳米铁红。通过热力学分析得到氢氧化铁分解制备铁红的标准吉布斯自由能变与温度的关系式为运用Kissinger法、多个升温速率法和Doyle-Ozawa三种方法计算出固相产物焙烧主要过程的表观活化能分别为286.47kJ·mol-1、294.23 kJ·mol-1和289kJ·mol-1,结果可以相互印证。铁红制备过程中速率方程为：

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 含砷废水概况及砷的危害
• 1.2 含砷废水的控制及处理方法
• 1.2.1 物化法
• 1.2.2 生化法
• 1.2.3 化学法
• 1.2.4 砷污染治理发展及资源利用
• 1.3 氧化铁的研究及发展现状
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 氧化铁红的性质和用途
• 1.4 氧化铁红的生产技术状况
• 1.4.1 氧化铁红的制备工艺
• 1.4.2 制备工艺的发展
• 1.4.3 氧化铁红制备的发展方向
• 1.5 论文的意义及研究内容
• 第2章 选择性沉淀回收铁的研究
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验原料、药品、设备与仪器
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 单因素实验
• 2.2.4 正交实验
• 2.2.5 验证性试验
• 2.2.6 干燥实验
• 2.2.7 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 pH值对铁、砷回收率的影响
• 2.3.2 搅拌强度对铁、砷回收率的影响
• 2.3.3 温度对铁、砷回收率的影响
• 2.3.4 碱液浓度对铁、砷回收率的影响
• 2.3.5 工艺条件优化
• 2.3.6 温度对干燥效果的影响
• 2.4 小结
• 第3章 铁红制备
• 3.1 实验原理
• 3.1.1 铁沉淀物去除杂质的原理
• 3.1.2 铁红制备理论分析
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验原料、设备
• 3.2.2 沉淀物去杂实验
• 3.2.3 铁红制备
• 3.2.4 样品的形貌、结构表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 工艺条件对去杂效果的影响
• 3.3.2 工艺条件对铁红品质的影响
• 3.4 小结
• 第4章 铁红制备反应的动力学研究
• 4.1 引言
• 4.2 热分析动力学理论基础
• 4.2.1 原理
• 4.2.2 数据处理方法
• 4.3 实验原料及仪器设备
• 4.4 制备铁红过程的动力学
• 4.4.1 Kissinger法
• 4.4.2 多个升温速率法
• 4.4.3 Doyle-Ozawa法
• 4.4.4 速率方程
• 4.5 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢