废糖蜜还原浸出低品位软锰矿的工艺及动力学研究

论文摘要

锰是冶炼合金钢的重要合金元素之一，锰盐在农业、轻工、化工等方面有着十分广泛的用途。因此，软锰矿浸出技术一直是国内外锰矿加工的一个重要研究内容。本文利用甘蔗废糖蜜这种可再生资源取代传统的无机物作还原剂，对在酸性溶液中还原浸出软锰矿的过程进行工艺和动力学的研究。在软锰矿浸出的工艺实验中，分别采用正交实验和单因素实验，探讨了反应温度、反应时间、硫酸浓度、废糖蜜浓度等因素对软锰矿浸出率的影响。通过单因素实验得出了浸出软锰矿的较佳工艺条件为：硫酸浓度2．35mol·L-1，废糖蜜浓度75g·L-1，液固比为4，搅拌速率为200 r·min-1，反应温度为90℃，反应时间为120min，Mn浸出率可达到95％及Fe 43．4％和Al 32．7％。通过对软锰矿中锰、铁和铝浸出的析因实验及单因素实验可知，温度和硫酸浓度是影响锰、铁和铝浸出的主要影响因素，铁的浸出率随废糖蜜浓度的增大而减小的。本文对锰浸出过程的动力学进行了研究，该动力学模型可用收缩未反应芯模型描述，实验结果表明反应属化学反应控制。表观反应活化能为45．62kJ·mol-1，硫酸浓度的表观反应级数为0．519，废糖蜜浓度的表观反应级数为0．280。符合反应动力学特征的锰浸出速率方程为：1-（1-x）1/3=2033.7/r0Ca0.518Cm0.280exp（-45.62/RT）t

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 锰的概况
• 1.2 软锰矿的浸出工艺
• 1.2.1 焙烧浸出法
• 1.2.2 水溶液法
• 1.2.3 酸浸出法
• 1.3 软锰矿的浸出动力学研究
• 1.4 本研究工作的意义
• 1.5 本研究工作的主要内容
• 第二章 理论分析
• 2.1 浸出过程的热力学分析
• 2.2 浸出反应的动力学分析
• 2.2.1 收缩核模型
• 2.2.2 反应动力学方程式及控制步骤
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验设备
• 3.3 实验步骤
• 3.4 实验分析方法
• 第四章 软锰矿浸出的工艺研究
• 4析因实验'>4.1 浸出过程2⁴析因实验
• 4析因实验的设计'>4.1.1 2⁴析因实验的设计
• 4.1.2 析因实验的结果与讨论
• 4.2 浸出工艺的正交实验
• 4.3 浸出工艺单因素实验
• 4.3.1 搅拌速率的影响
• 4.3.2 液固比的影响
• 4.3.3 粒度的影响
• 4.3.4 温度的影响
• 4.3.5 浸出时间的影响
• 4.3.6 硫酸浓度的影响
• 4.3.7 废糖蜜浓度的影响
• 4.4 小结
• 第五章 软锰矿浸出动力学研究
• 5.1 浸出过程机理的研究
• 5.2 COD消耗量与废糖蜜用量的关系
• 5.3 浸出过程动力学的研究
• 5.4 动力学模型的建立
• 5.4.1 外扩散影响的消除
• 5.4.2 粒度的影响
• 5.4.3 温度的影响
• 5.4.4 硫酸浓度的影响
• 5.4.5 废糖蜜浓度的影响
• 5.4.6 动力学方程及检验
• 5.5 小结
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 附录
• 附录一 COD（化学耗氧量）的确定
• 附录二 硫酸亚铁铵滴定法
• 附录三 铁的测定
• 附录四 铝的测定
• 附录五 蔗糖的测定
• 附录六 还原糖的测定
• 附录七 胶体的测定
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文