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硼泥是以硼矿石为原料,生产硼砂等硼化工产品产生的固体废弃物。通常每生产1t硼砂,大约排出4~5t硼泥,一个年产量为5000t硼砂的工厂,硼泥的年排出量约25000t。硼泥呈碱性(pH值在8~10),且颗粒较细,未经处理露天排放,造成严重的环境污染。但硼泥中含有MgO30%~40%、SiO220%~28%、B2O32%~4%等氧化物,是一种具有开发利用价值的二次资源。因此很有必要开展硼泥资源化利用技术研究,开发高附加值产品。 为了提高硼泥的资源化利用率,缓解硼泥污染带来的危害,本文提出了提取硼泥中含量丰富的硅、镁有价组元的新工艺。首先在常压下进行碱浸出处理,考察碱用量,固液比,反应时间,反应温度等工艺参数对SiO2浸出率的影响。随后,用酸处理碱浸后的残渣,分别考察反应温度,反应时间,酸用量和稀释比等因素对MgO浸出率的影响。通过对比试验,考察传统焙烧活化和微波焙烧活化对该工艺中SiO2和MgO的浸出率的影响,最终确定最优工艺条件。在此基础上,对碱浸出液调节pH制备白炭黑产品;对酸浸出液经调pH除杂,过滤后加入碳酸钠溶液,得到碳酸镁固体,煅烧后得到轻质氧化镁产品。 实验结果表明,在硼泥用量10g下:(1)碱浸出硼泥中,NaOH加入量为理论量6倍,碱浸出的固液比为1∶1.3,反应时间为4h,反应温度120℃,SiO2浸出率为88.46%。(2)酸浸出碱浸后的硼泥,H2SO4的加入量为理论量120%,反应温度100℃,反应时间2h,硫酸稀释比为VH2SO4∶VH2O=1∶5,MgO的浸出率为93.63%。(3)马弗炉焙烧活化的最佳温度为600℃,SiO2的浸出率为97.65%,MgO的浸出率为98.81%。微波焙烧活化的最佳温度为500℃,SiO2的浸出率为98.03%,MgO的浸出率为98.83%。微波焙烧与马弗炉焙烧均大幅提高了硼泥的活性。微波焙烧活化与马弗炉焙烧活化相比,降低了活化温度,减少了活化时间,提高了硅镁的浸出率。(4)白炭黑产品中SiO2含量为92.20%,比表面积为191.53m2/g,颗粒粒径小,粒径范围在100~200nm,达到HG/T3061-1999中A类标准;轻质氧化镁产品中MgO含量为93.05%,颗粒粒径较小,约2μm左右,符合工业级氧化镁HG/T2573-94中一等品的各项指标。 本实验根据硼泥化学组成特点,研究了硼泥中硅、镁有价组元的提取,依据工艺流程,研究了不同条件下最佳的工艺参数,比较了传统焙烧活化和微波焙烧活化对此工艺的影响,提高了反应的浸出率,制得了两种有价产品。本工艺简单易行,耗时少、效率高,有望弥补现行硼泥堆积量大,污染环境的危害,为硼泥的高效利用提供了新思路。