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磷矿石浸提脱镁过程中化学物理性能变化研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 磷矿石基础性质

1.1.1 磷酸盐矿物

1.1.2 碳酸盐矿物

1.1.3 硅质矿物

1.1.4 其它矿物

1.2 磷矿脱镁工艺研究进展

1.2.1 物理法

1.2.2 化学法

1.2.3 生物法

1.2.4 其它方法

1.3 化学浸提脱镁工艺研究进展

1.4 本文研究的目的、意义与主要内容

1.4.1 论文研究的目的与意义

1.4.2 论文的主要研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验药品

2.2 实验仪器与装置

2.3 实验方法

2.3.1 磷矿石预处理工艺

2.3.2 磷硫混酸的配制工艺

2.3.3 脱镁过程工艺

2.4 实验方法设计

2.5 分析方法

2.5.1 王水法酸溶磷矿样品

2.5.2 P2O5质量分数的测定

2.5.3 MgO质量分数的测定

2.5.4 CaO质量分数的测定

2.5.5 Fe2O3质量分数的测定

2.5.6 Al2O3质量分数的测定

2.5.8 Na2O质量分数的测定

2.5.9 密度测定

2.5.10 发泡性能测定

2.5.11 反应活性与抗组缓性系数测定

2.6 表征手段

2.6.1 激光粒度仪表征

2.6.2 傅里叶红外光谱仪表征

2.6.3 X射线衍射表征

2.6.4 X射线光电子能谱仪表征

2.6.5 扫描电子显微镜表征

2.6.6 透射电子显微镜表征

2.6.7 比表面分析仪表征(BET)

2.6.8 电子探针背散射成像表征(EPMA)

第三章 原矿特性研究

3.1 低镁矿

3.1.1 化学成份与含量

3.1.2 物理结构与矿相

3.1.3 矿石工艺特性

3.2 高镁矿

3.2.1 化学成份与含量

3.2.2 物理结构与矿相

3.2.3 矿石工艺特性

3.3 磷矿石性能对比

第四章 脱镁过程中化学成分变化

4.1 脱镁过程中化学反应

4.2 低镁矿脱镁过程

4.2.1 脱镁工艺参数的优化

4.2.2 主要化学成份的变化

4.3 高镁矿脱镁过程

4.3.1 脱镁工艺参数的优化

4.3.2 主要化学成份的变化

本章小结

第五章 脱镁过程中物理结构与性能变化

5.1 低镁矿脱镁过程

5.1.1 形貌、粒度与孔结构

5.1.2 矿相结构变化

5.2 高镁矿脱镁过程

5.2.1 形貌、粒度与孔结构

5.2.2 矿相结构变化

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

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摘要

本文以磷矿石浸提脱镁过程中化学物理性能变化为研究对象,针对某地区采集的矿样,利用化学分析法和激光粒度仪、X射线衍射、X光电子能谱仪、扫描电镜、低温氮气吸附技术、电子探针背散射等表征对其基础化学物理性能进行分析,建立磷矿石的基础物理化学性能数据库。选择低镁磷矿石和高镁磷矿石为研究对象,通过选取反应温度、反应时间、液固比、搅拌速率等脱镁工艺参数设计脱镁正交实验,以脱镁率和磷损失率为考察指标优化出脱镁工艺组合;在优化的脱镁工艺条件下,研究低镁磷矿石和高镁磷矿石的脱镁过程中化学成份及含量变化、物理结构与性能变化,从而为磷矿石脱镁技术提供指导。  在磷矿原矿的基础化学物理性能研究中,不同的磷矿石具有各自的基础特性。  通过正交实验得出,低镁磷矿石脱镁工艺为:反应温度40℃,搅拌速率300r/min,液固比5∶1cm3/g,反应时间30min,磷矿颗粒大小80~120目,pH值控制在2~3之间;高镁磷矿石脱镁工艺为:反应温度50℃,搅拌速率300 r/min,液固比5∶1cm3/g,反应时间40min,磷矿颗粒大小80~120目,pH值控制在2~3之间。  在优化的脱镁工艺条件下进行脱镁过程研究,低镁磷矿石中MgO脱除率为94.30%,CaO脱除率为2.48%,Al2O3脱除率为50.40%,Fe2O3脱除率29.10%,Na2O脱除率为53.72%、K2O脱除率为17.74%;高镁磷矿石中MgO脱除率为98.5%,CaO脱除率为5.71%,Al2O3脱除率为35.71%,Fe2O3脱除率为18.25%,Na2O脱除率为70%,K2O脱除率为37.69%。  反应前期,低镁磷矿石脱镁反应主要发生在矿石颗粒的表层,高镁磷矿石脱镁反应在矿石颗粒表层与内部同时进行;反应中期,两种矿石的表面均有颗粒状或棒状产物生成,粒度分布与孔道结构发生改变,持续到反应后期;反应后期,白云石基本被酸解,剩下以磷灰石和硅酸盐为骨架的颗粒,基本达到脱镁保磷效果。

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