利用赤铁矿尾矿制备聚合磷硫酸铁及对污水处理的研究

论文摘要

矿产资源是人类赖以生存和发展的重要的基础原料。我国约有95％的能源和80％的工业原料都直接或间接地来源于矿产资源。随着科学技术的不断进步和工业生产的持续发展，人类对矿产资源种类和数量的需求也将日渐增加。统计数据显示，近年来我国矿山企业每年产生的尾矿约有26．5亿吨，综合回收利用量为1．8亿t，综合回收利用率为6．95％，尾矿库占地面积累计已达37282km2,不仅损失浪费了尾矿中宝贵的有价矿产资源，压占了大量耕地，而且尾矿库所产生的砂尘对矿山周边地区的生态环境和水资源造成极大污染。尾矿虽是矿山排出的废弃物，但同时又是潜在的二次资源，对其进行有效地开发是矿产资源综合利用的重要组成部分，也是节约利用矿产资源的一个重要途径。本课题介绍了国内外尾矿的处理、综合利用现状及目前尾矿利用存在的问题，选择了恩施赤铁矿磁选后的尾矿作为研究对象，通过酸浸、还原、聚合等一系列工艺，制备出高盐基度的聚合磷硫酸铁（PFPS）。并利用制备出的聚合磷硫酸铁对模拟高岭土废水进行处理。在酸浸试验过程中，考察了温度、搅拌时间、搅拌速度、酸用量和矿物粒度对全铁浸出率的影响，从而确定了酸浸过程的较佳条件为温度90℃，搅拌时间1．5个小时，搅拌速度400r／min，酸过量系数1．5；在还原试验过程中，考察了反应温度为50℃时Fe3+还原率与时间关系，时间、温度、铁屑加入量对Fe3+还原率的影响，确定了按原过程的较佳条件为时间2小时，温度50℃，铁屑过量系数为1．4：在聚合PFPS的过程中，研究了氧化剂用量与Fe2+转化率之间的关系，以及磷酸钠、聚合温度、聚合时间对聚合产品盐基度的影响，确定了较佳条件为n（NaClO）：n(Fe2+)=0．16，n（Na3PO4）：n(Fe2+)=0．075，聚合温度75℃，聚合时间30min。对高岭土模拟水样中投加自制PFPS、PFS和PAC等絮凝剂进行絮凝实验，考察了pH值、絮凝剂用量以及沉降时间对余浊和透光率的影响，结果显示，在絮凝实验中，自制PFPS的絮凝性能远优于PFS和PAC。最后，分析了课题生产成本及市场前景，认为利用赤铁矿尾矿制备出PFPS产品，该法具有广阔的市场潜力和明显的竞争优势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外尾矿处理现状
• 1.2 尾矿综合利用现状
• 1.2.1 尾矿二次回收
• 1.2.2 尾矿的整体利用
• 1.3 尾矿利用存在的问题分析
• 1.3.1 综合利用意识淡薄，资源浪费现象严重
• 1.3.2 生产技术落后，资源利用率偏低
• 1.4 尾矿综合利用有良好的经济效益
• 1.5 恩施赤铁矿
• 1.6 我国絮凝剂的开发简况
• 1.7 絮凝剂的分类及其主要发展趋势
• 1.8 聚合铁盐絮凝剂的研究进展
• 1.8.1 合成原理与方法
• 1.8.2 PFPS的合成现状
• 1.8.3 聚合铁盐应用与聚合铝盐絮凝剂性能比较
• 1.8.4 聚合铁盐絮凝剂的改性
• 1.9 本课题研究内容及意义
• 第2章 酸浸实验
• 2.1 主要实验仪器
• 2.2 恩施赤铁矿尾矿的化学成分
• 2.3 产品性能的测试方法（根据国家标准GB14591-2006）
• 2.3.1 全铁含量的测定
• 3+含量的测定'>2.3.2 Fe³⁺含量的测定
• 2.3.3 盐基度的测定
• 2.4 酸浸实验
• 2.4.1 各因素对全铁浸出率的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 硫酸亚铁的制备
• 3.1 还原实验
• 3.1.1 时间对还原率的影响
• 3.1.2 温度对还原率的影响
• 3.1.3 铁屑加入量对还原率的影响
• 3.2 本章小结
• 第4章 PFPS合成
• 4.1 聚合磷硫酸铁的制备方法
• 4.2 PFPS合成影响因素
• 4.2.1 盐基度的影响
• 4.2.2 NaClO用量的影响
• 4.2.3 磷酸钠用量的影响
• 4.2.4 聚合温度的影响
• 4.2.5 聚合时间的影响
• 4.3 产品扩大化探讨
• 4.4 本章小结
• 第5章 絮凝实验
• 5.1 主要实验仪器
• 5.2 pH值对PFPS絮凝效果的影响
• 5.3 絮凝剂用量对高岭土模拟水样的余浊和透光率的影响
• 5.4 沉降时间对高岭土模拟水样的余浊和透光率的影响
• 5.5 本章小结
• 第6章 絮凝剂理论研究
• 6.1 絮凝作用机理
• 6.1.1 絮凝原理
• 6.1.2 絮凝动力学
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录: 攻读学位期间发表的论文及参加项目