磁场条件下砷酸钠冷却结晶动力学.doc

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.09.003磁场条件下砷酸钠冷却结晶动力学关乾，刘洋，刘诗蕾，杨洋，王贤勇，曾桂生(南昌航空大学环境与化学工程学院，江西省持久性污染物控制与资源循环利用重点实验室，南昌330063）摘要：目前分离提纯锑冶炼过程中产生的砷酸钠的主要方法仍是结晶法。在粒数衡算方程的基础上，在模拟结晶器外，外加0.6T磁场，通过测定晶体的粒度分布，利用分离变量法求得粒数密度函数。利用优化后的ΔL定律研究砷酸钠的冷却结晶行为。结果表明，砷酸钠成核速率和生长速率在外加磁场作用下可以得到加快，

2、使得晶体的粒度分布更加均匀。关键词：磁场；冷却结晶；成核；动力学；粒度分布中图分类号：TQ028.6文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）09-0000-00CoolingCrystallizationDynamicsofSodiumArsenateinPresentofMagneticFieldGUANQian,LIUYang,LIUShi-lei,YANGYang,WANGXian-yong,ZENGGui-sheng(KeyLaboratoryofJiangxiProvinceforPersistantPoll

3、utantsControlandResourcesRecycle,SchoolofEnvironmentandChemicalEngineering,NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China)Abstract：Mainmethodtoseparateandpurifysodiumarsenatefromantimonyrefiningprocessesiscrystallization.Basedonbalanceequationandapplicationof0.6Tmagne

4、ticfieldoutsideofsimulatedcrystallizer,expressionofgrainnumberdensityfunctionwasobtainedwithmethodofseparationofvariablesbymeasuringparticlesizedistributionofexperimentallyobtainedcrystals.CoolingcrystallizationbehaviorofsodiumarsenatewasstudiedwithoptimizedΔLlawtoobta

5、indatarelatedtocrystallizationkineticsandoptimizeitscrystallizationkineticsequation.Theexperimentalresultsshowthatexternalmagneticfieldcanacceleratenucleationrateandgrowthrateofsodiumarsenate,andmakecrystalparticlesizedistributionmoreuniform.Keywords：magneticfield;cool

6、ingcrystallization;nucleation;kinetics;sizedistribution砷碱渣是锑冶炼企业产生的一种危险固体废弃物，主要成分是砷酸钠、钠盐（碳酸钠、硫酸钠）和少量氢氧化钠[1]。砷碱渣中砷酸钠的去除方法主要有火法和湿法工艺。火法工艺采用氧化焙烧砷废渣，利用其挥发特性制取粗氧化砷或砷，此法有利于砷的回收利用，但劳动条件差，易对环境造成二次污染。目前二氧化硅除砷法是火法除砷中应用比较广泛的一种方法。湿法工艺是通过化学或是物理的方法实现砷的去除，由于湿法除砷具有操作简单和材料来源方便等特点，受到世界各

7、国学者广泛关注。现阶段，化学沉淀法除砷在工业上应用广泛。湿法除砷的方法主要有化学沉淀法[2]、物理吸附分离法[3]、分离结晶法[4]、离子交换法[5]、电凝聚法[6]、生物化学法[7]等。以上方法中只有结晶分离法能实现碱渣中有色金属砷的资源化，并且不会造成二次污染。目前，国内外除砷技术大多数都不能将砷碱渣中钠盐如：砷酸钠、硫酸钠、碳酸钠等完全分离，因此需要更深入地研究有外加场作用下砷酸钠结晶的热力学和动力学，为实现砷碱渣的完全分离提供理论依据。本文采用磁场为辅助手段，模拟MSMPR结晶器中砷酸钠的冷却结晶动力学行为。通过比较应用广泛

8、的ASL模型和优化后的ΔL定律，得到线性相关性较高的动力学参数，为实现分离提纯砷酸钠提供思路。1结晶理论1.1磁场结晶和动力学模型结晶过程与其他化学过程相比，复杂是其最为显著的特征，大量学者对结晶过程中影响晶体成核生长的诸多变量进行了