低锌高炉瓦斯泥的资源化研究

论文摘要

高炉瓦斯泥作为钢铁企业产生的主要固体废物之一,其中含有一定量的锌、铅、铋等重金属,因此,不宜直接返回于烧结配料,急需开发新的回收处理工艺。本文根据湖南某钢铁企业高炉瓦斯泥的特点,探讨了采用火法富集得到粗品氧化锌、再湿法浸取提纯并制备高纯活性氧化锌工艺。利用高炉炼铁瓦斯泥富含碳粉和锌,采用火法富集获得粗品氧化锌。考察了温度、时间对火法富集产品中氧化锌含量和原料瓦斯泥中锌挥发率的影响,确定了富集工艺的最佳条件为:在氮气氛围下,温度从常温以10℃/min升温至1000℃并且在1000℃下保持1 h,得到的富集产品中氧化锌含量82.24%。瓦斯泥中锌挥发率97%。相对于高炉瓦斯泥原料中的TFe含量,高炉瓦斯泥经火法焙烧后TFe的含量提高近10%。采用湿法提纯粗品氧化锌,考察了温度、氨水用量、碳酸氢铵用量和液固比等因素对氧化锌浸取率的影响。确定的最佳工艺条件为:浸取温度40℃;氨水用量为理论量的2倍;碳酸氢铵用量为理论量的2倍;液固比4:1;浸取时间2 h,氧化锌浸取率达99.9%。蒸氨90 min即可使碱式碳酸锌基本上全部析出,陈化时间为15 min能使小部分细小的碱式碳酸锌颗粒能够充分长大,不会浪费锌资源。对碱式碳酸锌样品运用差示/热重分析（DSC/TG）方法进行其热分解过程研究,并通过多重速率扫描法记录样品在不同升温速率下的DSC/TG曲线,采用Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）法进一步研究碱式碳酸锌的热分解动力学。研究结果表明:反应活化能为146.89 kJ/mol。湿法制得的活性前驱体碱式碳酸锌,在400℃煅烧30 min可得到纯度高达98.4%,比表面积42.5 m2/g的活性氧化锌。氧化锌的总回收率达95.3%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 国外高炉瓦斯泥研究利用的现状及进展
• 1.3 国内高炉瓦斯泥研究利用的现状及进展
• 1.3.1 直接做烧结配料
• 1.3.2 从高炉瓦斯泥中回收有价金属
• 1.3.3 高炉瓦斯泥的其它用途
• 1.4 锌矿资源的现状及特点
• 1.4.1 锌的基本性质
• 1.4.2 锌资源状况
• 1.4.3 二次锌资源利用现状
• 1.5 活性氧化锌的研究现状及进展
• 1.5.1 活性氧化锌的基本性质及其用途
• 1.5.2 活性氧化锌的制备方法
• 1.6 课题的来源及研究的意义
• 1.7 课题研究的内容
• 第2章 火法富集高炉瓦斯泥中的锌
• 2.1 基本原理
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料、试剂及仪器
• 2.2.2 分析方法
• 2.2.3 工艺流程
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 火法富集过程焙烧温度的确定
• 2.3.2 火法富集过程焙烧时间的确定
• 2.3.3 铁元素在火法过程中的富集
• 2.4 本章小结
• 第3章 湿法浸取粗品氧化锌及利用其制备碱式碳酸锌
• 3.1 基本原理和流程
• 3.1.1 反应原理
• 3.1.2 浸取过程原理
• 3.1.3 蒸氨过程原理
• 3.1.4 实验流程
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验试剂
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 浸取过程工艺条件
• 3.3.2 蒸氨过程工艺条件
• 3.4 本章小结
• 第4章 碱式碳酸锌的热分解反应动力学研究
• 4.1 基本原理
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 碱式碳酸锌热分解过程
• 4.3.2 碱式碳酸锌热分解反应动力学
• 4.4 本章小结
• 第5章 活性氧化锌的制备
• 5.1 基本原理
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验仪器
• 5.2.2 实验试剂
• 5.2.3 分析方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 煅烧温度对氧化锌产品性能的影响
• 5.3.2 煅烧时间对氧化锌产品性能的影响
• 5.3.3 产品性能的测定
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文