碱熔融法综合利用硼泥中有价元素的研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文碱熔融法综合利用硼泥中有价元素的研究作者姓名：张玲玲指导教师：许茜教授宁志强讲师东北大学材料与冶金学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：冶金物理化学论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：厉英评阅人：娄太平教授刘建国副研究员东北大学2014年5月万方数据AThesisinMetallurgicalPhysico—ChemistryFundamentalResearchofComprehensiveUseofBoronMudbyAlkaliFusionM

2、ethodByZhangLinglingSupervisor：ProfessorXuQianInstructor：NingZhiqiangNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：强论验El期：伽忆6、易学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师

3、完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：≥议沈淤签字日期：bl斗．6、≥o鬻i帮签字日期：’1～V万方数据本课题受国家自然科学基金No．51204037项目的资助，在此特别感谢国家自然科学基金委的支持。万方数据东北大学硕士学位论文摘要碱熔融法综合利用硼泥中有价元素的研究摘要硼泥是生产硼砂过程中所产生的一种

4、具有强碱性的工业废弃物，其乱堆乱放会严重危害农作物的生长和生态环境。若将其有效的回收利用，会产生可观的经济效益和社会效益。本文通过碱熔焙烧、溶出、过滤、碳分等工艺，对硼泥在熔融碱处理过程中的工艺条件及反应动力学过程进行了研究。主要研究内容如下：(1)在单因素和正交实验的基础上考察熔融碱处理硼泥提取二氧化硅过程中焙烧温度、反应时间、碱矿比对二氧化硅提取率的影响，确定最佳焙烧工艺条件，即焙烧温度550℃，恒温时间20min，碱矿比(质量比)1．75：1。(2)通过对熔融碱处理硼泥提取二氧化硅与三氧化二硼的过程进行动力学分析可知：硼泥与氢氧化钠反应提硅和提硼的

5、过程都符合有固体产物层生成的未反应核模型，其反应过程分为两个阶段，第一阶段的反应时间为0～'20min，第二阶段的反应时间为20----50min，反应的第一阶段是由界面化学反应控制，反应的第二阶段是由产物层扩散控制，其中在温度为400。C～550℃，碱矿比1．75：1时，NaOH处理硼泥提硅两个阶段的动力学方程分别为：l一(1-a)¨3=19．56xexp(-44780／RT)t1-3(1一a1副3+2(1-a)=O．0104xexp(-15940／RT)t其中第一阶段的表观活化能为44．78kJ·mol～，第二阶段的表观活化能为15．94kJ·mol

6、～；熔融碱处理硼泥提取三氧化二硼的两个阶段的动力学方程分别为：1-(1-a)”’=14．Olxexp(-41740／RT)t1—3(1-a)副3+2(1一a)=0．01878×exp(-15430／RT)t其中第一阶段的表观活化能为41．74kJ·mol～，第二阶段表观活化能为15．43kJ．mol～。(3)通过碳分溶出液制备白炭黑，分析了其工艺过程及反应动力学，可知一次碳分的pH值终点为11．5，碳分的最佳工艺条件为：反应温度60"C，溶液中硅酸钠的浓度为1．0mol·L～，在此条件下，反应6h后碳分转化率可达86．44％。对碳分过程进行动力学分析可知

7、，碳分过程主要由二级化学反应控制，反应分为三个阶段。在硅酸钠浓度为1mol·L一，反应温度为60℃，三个阶段的反应速III万方数据东北大学硕士学位论文摘要率常数分别为kl=0．0064L．h．mol～，k2=3．178L-h·mol一，k3=1．130L．h·mol～。关键词：硼泥；熔融碱；二氧化硅：三氧化二硼；碳分IV万方数据东北大学硕士学位论文AbstractFundamentalResearchofComprehensiveUseofBoronMudbyAlkaliFusionMethodAbstractBoronmudisakindofalkal

8、ineindustrialwasteproducedfromtheproduct