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黄磷渣是电炉法生产黄磷时产生的固体废弃物,主要成分为硅酸钙。近年来,随着黄磷产业的快速发展,黄磷渣的产量也呈快速增长的趋势,导致黄磷渣大量堆置,不仅占用大面积的土地资源,而且磷渣中有害成分可随降水逐渐溶出,污染土壤及水体,破坏生态环境。目前,黄磷渣主要用于生产水泥、混凝土或硅肥等,但存在利用率低、产生价值小的缺点。本论文采用硝酸酸浸工艺实现黄磷渣中的硅钙分离制得粗品白炭黑,并对粗制白炭黑进行精制,制备出高纯度、高白度的白炭黑产品,同时对浸出液进行硝酸钙的回收,成功开发出一条综合利用黄磷渣的新工艺,主要结果如下:(1)硝酸酸浸黄磷渣粗制白炭黑。设计单因素实验和正交试验考察了硝酸用量、液固比、黄磷渣粒度、搅拌转速、反应时间和反应温度因素对白炭黑白度的影响。最优工艺条件为:硝酸用量为140%,黄磷渣粒度为150μm,搅拌速率为300r/min,反应时间为110min,反应温度为75℃,液固比为12.5:1。在最优工艺条件下制备的白炭黑产品白度为71.4%,纯度为96.2%。各个因素对制备白炭黑影响的大小为:硝酸用量>黄磷渣粒度>反应温度>反应时间>液固比>搅拌转速。(2)NaOH溶液精制粗品白炭黑。设计单因素实验和正交试验考察NaOH溶液、液固比、反应温度、反应时间、搅拌转速对白炭黑产率的影响。最优工艺条件为:NaOH溶液浓度为12.5%,液固比为12.5:1,反应温度为85℃,反应时间为60min,搅拌转速为300r/min。在最优工艺条件下制得的白炭黑产品产率为80.3%,白度为96.2%,纯度为99.3%,扫描电镜、红外光谱分析为无定型的水合二氧化硅。各个因素对白炭黑精制过程影响的大小为:NaOH溶液浓度>反应温度>搅拌速率>反应时间。(3)结晶回收硝酸钙。单因素实验法得到制备硝酸钙晶体的最佳工艺条件:诱导时间为30min、结晶温度为-8℃、陈化时间为3h。在最佳工艺条件下,得到的硝酸钙产品产率达到45.3%,硝酸钙含量为99.94%,该指标符合行业HG3787-2005所规定的硝酸钙含量标准。通过显微镜观察、红外光谱分析,热重分析对产品进行表征,制备得到的产品为直径基本相等,但长度不等的单斜晶体,热重分析产品与四水硝酸钙的高温失重相符。本论文采用酸浸法和碱溶法相结合的手段,成功制备出高纯度、高白度的白炭黑产品,并对实验产生的废液进行回收利用,提高黄磷渣的综合利用率,达到节能减排、绿色环保的目的,而且降低了工业上生产白炭黑和硝酸钙产品的成本,开发出一条充分利用黄磷渣的新工艺流程,具有很好的应用和发展前景。