铬盐清洁工艺中铬渣的处理及利用

论文摘要

铬盐工业产生的铬渣是世界上最主要的重金属工业污染源之一。在我国,铬盐工业污染特别是铬渣污染长期被列为化学工业严重污染之首。目前我国的铬盐生产仍然以传统的加钙焙烧工艺为主,该工艺的缺点是铬提取率低、产渣量大（每吨重铬酸钠产生1.8-3t铬渣）,造成资源、能源的极大浪费和严重的环境污染。针对传统铬盐工艺所进行的铬渣处理,由于铬渣体系复杂、渣量较大,而在工程、经济上实施困难。中国科学院过程工程研究所提出的液相氧化铬盐清洁生产新工艺,经过多年的研究和产业化实施表明该工艺铬回收率高、铬渣产量低（为传统工艺渣量的1/4）、铬渣组成简单（其主要成分为Fe、Mg）,不仅为解决铬渣的环境污染问题而且为铬渣的综合利用创造了条件。本文讨论了对铬渣中的有价金属Mg、K的提取效果研究,并制备出相应的镁系和钾系产品,使铬渣得到资源化利用。对处理后的铬渣,利用其高铁含量的特点,分别制备了脱硫剂产品及用作炼铁原料加以利用,并研究了其可行性。主要内容如下：（1）利用二氧化碳对铬渣进行碳化提镁实验,并研究了各影响因素对提镁效果的影响,最终优化了实验条件,在碳化压力0.6MPa、碳化时间150min、碳化温度20℃、液固比15：1的条件下,提镁率可以达到60%左右,并制备出了合格的轻质碳酸镁。（2）通过对比酸性条件浆化脱钾和传统钙法脱钾效果,确定酸性条件浆化脱钾为最适宜后续处理的脱钾方法。对该方法的实验条件做出优化设计,并讨论其反应原理及主要影响因素。确定pH值3.5-4.5,反应温度100℃,液固比为7：1,反应时间90min为最优反应条件。最后对所得滤液进一步制备成硫酸钾系肥料。（3）将提镁、提钾后的铬渣制备脱硫剂产品。并考察了影响脱硫剂性能的主要影响因素。在最佳反应条件下制备出的脱硫剂产品,其硫容在30%左右,且六价铬浸出液浓度符合国家相关要求。（4）对经过碳化提镁和浆化脱钾处理后的铬渣进行相关分析,从化学性能、有益有害成分、水含量等方面验证了其作为炼铁原料的可行性。（5）对铬渣资源化处理流程进行了设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铬渣污染概述
• 1.2 铬资源概述
• 1.3 铬盐生产工艺简介
• 1.4 铬盐清洁生产新工艺
• 1.5 亚熔盐清洁工艺中铬渣的特点
• 1.6 铬渣资源化的发展历史
• 1.7 铬渣资源化利用
• 1.7.1 铬渣在冶金工业中的利用
• 1.7.2 铬渣在建行业中的利用
• 1.7.3 其他利用方法
• 1.8 本文的主要研究内容
• 第二章 铬渣中镁的提取与利用
• 2.1 前言
• 2.2 碳化提镁的原理
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 原料、试剂与设备
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 分析方法
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 温度对提镁效果的影响
• 2.4.2 碳化压力对提镁效果影响
• 2.4.3 液固比对提镁效果的影响
• 2.4.4 正交实验评价各影响因素
• 2.5 制备轻质碳酸镁
• 第三章 铬渣中钾的提取与利用
• 3.1 前言
• 3.2 实验原理
• 3.2.1 钙法脱钾原理
• 3.2.2 酸性条件浆化脱钾原理
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 原料、试剂与设备
• 3.3.2 实验方法
• 3.3.3 分析方法
• 3.4 脱钾实验结果与讨论
• 3.4.1 传统钙法脱钾
• 3.4.2 酸性条件浆化脱钾
• 3.4.3 脱钾循环实验及制备钾系产品
• 第四章 脱硫剂的制备及性能
• 4.1 前言
• 4.2 脱硫剂脱硫机理
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 原料、试剂及仪器
• 4.3.2 实验方法
• 4.3.3 脱硫剂分析方法
• 4.3.4 结果与讨论
• 4.3.5 脱硫剂性能分析
• 第五章 铬渣用作炼铁原料的可行性分析
• 5.1 铬渣的化学性能
• 5.1.1 铁含量
• 5.1.2 脉石组分
• 5.2 有益有害成分
• 5.3 水含量的影响
• 5.4 炼铁可行性判断
• 第六章 铬渣资源化处理工艺流程
• 结论
• 参考文献
• 附录 总铁的测定
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书