收藏本站
《东北大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

鞍山高硅铁尾矿的增值化利用研究

于洪浩  
【摘要】:铁尾矿是钢铁行业的固体废弃物,目前我国铁尾矿的堆积量已达2.5×109t以上。铁尾矿既是一种危害,又是一种潜在的二次资源,因此对铁尾矿进行资源化、增值化利用对我国具有重要的战略意义。本文系统探讨了鞍山高硅铁尾矿增值化利用的途径和方式。 首先,以铁尾矿为原料,研究了SiO2的常压碱浸出过程,确定了铁尾矿用碱(NaOH)浸出过程中,影响SiO2浸出率的主要因素为:铁尾矿和NaOH与水的固液比,浸出反应温度,浸出反应时间。以此为条件,研究了铁尾矿在碱溶液中浸取SiO2反应的动力学行为。结果表明:固液比1:2,反应温度110℃,反应时间6h,为铁尾矿中SiO2浸出反应的最佳条件。SiO2的常压碱浸出动力学过程可用界面反应模型来描述,其浸出反应动力学方程为1-(3-X)2/3+2(1-X)=k2//t,表观活化能约为14.2 kJ/mol,属于固体内扩散控制。研究了熔盐法分解铁尾矿的实验条件,结果表明:以铁尾矿和NaOH为原料,NaNO3为熔盐,在500℃下煅烧3h使铁尾矿中的惰性SiO2转变成活性的硅酸钠相。以碱浸出的硅酸钠溶液为原料,利用化学沉淀法制备了白炭黑。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM和XRF对制取白炭黑的物相结构、粒度形貌和成分含量进行表征。结果表明:白炭黑产品的化学结构为无定型的水合二氧化硅,形貌近似为球状粒子,粒径在150nm以下,白炭黑的比表面积(BET)为108m2/g,SiO2纯度为92.3%,10%悬浮液中pH值为5.5~6.0,加热减量为5.42%,1000℃灼烧减量为6.16%。产品符合中国行业标准HG/T 3061-1999的要求。 其次,以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,铁尾矿为硅源采用水热反应法合成出介孔分子筛MCM-41,并研究了晶化工艺(表面活性剂浓度、pH、晶化时间及晶化温度)对合成MCM-41的影响。采用XRD, BET, DTA-TG, HRTEM, SEM, FT-IR对合成的分子筛进行表征。结果表明:在CTAB/SiO2=0.10~0.60,pH=8~11的范围内均能合成出MCM-41分子筛,在CTAB/SiO2=0.15条件下合成MCM-41的有序度较好;随着晶化时间的延长,有利于提高MCM-41的结晶度,促进晶粒生长;升温对水热合成MCM-41晶化过程的促进作用很明显,但晶化温度过高(140℃)或晶化温度过低(25℃),均不能合成出MCM-41。对A3号样品进行结构表征得出:比表面积(BET)为489.3m2/g,有效孔体积(BJH)为1.339cc/g,孔壁厚为0.93nm,具有典型的按六方对称性排列的孔道结构,孔径在2~3nm变化。FT-IR、NMR证明了分子筛具有硅氧四面体骨架。 系统研究了A3号分子筛样品对Cu2+、Cr6+、Zn2+三种金属离子及甲基橙的吸附性能,研究了吸附条件(吸附时间、吸附剂投加量、初始浓度、吸附温度)对分子筛吸附性能的影响,并探讨了吸附过程的表观吸附动力学模型及吸附等温模型。结果表明:增加吸附时间、吸附剂投加量、初始浓度、吸附温度都有利于分子筛对Cu2+、Cr6+、Zn2+三种金属离子及甲基橙的吸附。Cu2+、Cr6+、Zn2+三种金属离子及甲基橙的吸附过程都遵循二级表观吸附动力学模型;在吸附剂表面的吸附遵循Langmuir吸附等温线模型。 最后,以鞍山铁尾矿为主要原料制备了BaO-Fe2O3-SiO2微晶玻璃,探讨了微晶玻璃组成、主晶相及其结晶动力学等问题,利用正交实验确定了微晶玻璃的适宜热处理制度。结果表明:微晶玻璃的晶化过程中初晶相为BaSi2O5, Ba2FeSi207是中间过渡相并随着温度的升高而消失,最终形成了主晶相BaFe12O19,次晶相为BaSi2O5的微晶玻璃。最佳的热处理工艺为:700℃核化3h,950℃晶化2h。随着热处理温度的升高,微晶玻璃的红外吸收带在800~700cm-1波长范围发生宽化,在1100~900cm-1和500~400cm-1波长范围发生分裂。玻璃结构中的[FeO4]向[FeO6]转化促进了玻璃的析晶,出现了BaFe12O19的红外特征吸收峰。晶体生长指数为2.8,属三维生长。在8.2~12.4GHz范围内的微波介电特性研究表明,介电损耗角正切值达到了0.44,而磁损耗正切值为0.017,具有较好的微波介电特性。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TD926.4

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘建,叶巧明,彭海东;富铁矿渣微晶玻璃的研究与开发[J];玻璃与搪瓷;2001年06期
2 印祥生;基板用玻璃[J];玻璃与搪瓷;1994年02期
3 马英仁;封接玻璃(十)──与金属封接的微晶玻璃[J];玻璃与搪瓷;1994年02期
4 刘小波,傅勇坚,肖秋国;Na_2O-Al_2O_3-SiO_2系统霞石微晶玻璃化学稳定性的研究[J];玻璃与搪瓷;1998年02期
5 袁兴东,沈健,李国辉,Ji-Man KIM,Sang-Eon PARK;SBA-15介孔分子筛表面的磺酸基改性及其催化性能[J];催化学报;2002年05期
6 王树恒;磁记录用钡铁氧体磁粉的开发和应用[J];磁记录材料;1997年03期
7 张海军,姚熹,张良莹;BaFe_(12)O_(19)/SiO_2-B_2O_3微晶玻璃陶瓷的制备和微波性能[J];材料研究学报;2002年01期
8 张为军,堵永国,陈朝辉,胡君遂,杨娟;微晶玻璃及其在电子元件中的应用[J];电子元件与材料;2002年08期
9 曹永民;王立久;王儒贤;杜玲;;尾矿铺地花砖[J];硅酸盐建筑制品;1989年02期
10 姚树刚,邢安石,施英明,周云麟;三免尾矿砖研制报告[J];硅酸盐建筑制品;1993年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈盛建;低硅铁尾矿微晶玻璃的研制[D];武汉理工大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张勇,杨建元,唐明林,熊泽民;利用镍矿选矿尾砂酸浸溶液制取结晶硫酸镍[J];四川有色金属;1996年01期
2 李春,何良惠,李升章;镍锌铁氧体粉体合成新方法[J];四川有色金属;2000年02期
3 胡鸿飞,李大成,吉红兵;纳米氧化铁的制备方法及进展[J];四川有色金属;2001年01期
4 王通国;蒋晓虎;张继忠;晏勇;冯再;;高性能锰锌铁氧体材料制备新工艺[J];四川有色金属;2006年01期
5 刘露;郑卫;李潘;祝聪玲;;铁尾矿制砖研究与利用现状[J];四川有色金属;2008年03期
6 刘昌龄;汪晓波;吴世彪;徐玲;;掺杂铁二氧化钛纳米粉体日光催化活性的研究[J];合肥师范学院学报;2008年03期
7 刘辰树;刘昌龄;;掺铁TiO_2纳米粉体的制备工艺对光催化活性的影响[J];合肥师范学院学报;2009年03期
8 娄明连;胡国光;;用硫酸渣研制永磁铁氧体[J];安徽大学学报(自然科学版);1989年03期
9 汪忠柱,胡国光,尹萍,方以坤;高磁导率Mn -Zn铁氧体的磁性能依赖性研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年03期
10 王翠平;方庆清;;锶铁氧体基复合材料吸波特性的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯乃琦;杨扬;贾红军;余珍友;;金属矿山尾矿综合利用现状及建议[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(上册)[C];2007年
2 王涛;时永志;;河南省尾矿管理利用对策研究[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
3 汪庆卫;宁伟;罗理达;孙成果;;微观检测技术在玻璃质量分析中的应用[A];2011年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2011年
4 孙国锋;王金渠;刘垚;孔春龙;;FAU型沸石膜的合成及其在气/液分离中的应用[A];第二届全国膜分离技术在食品工业中应用研讨会论文集[C];2006年
5 赵庆宇;王爱芳;孔春龙;鲁金明;杨建华;王金渠;;低模板剂法合成Silicalite-1沸石膜及其气体渗透性能[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
6 孙国锋;刘垚;王金渠;;FAU型沸石膜的合成及其在气/液分离中的应用[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
7 龚德志;闫群英;刘旭松;蒋丽娟;姜斌;王国胜;;纯硅MCM-41的制备及表征[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
8 屈进州;李彩霞;;我国金属矿山尾矿综合利用与资源化的研究现状[A];2009中国选矿技术高峰论坛暨设备展示会论文[C];2009年
9 刘丽涛;;国内难选鲕状赤铁矿的研究现状及新进展[A];2009年金属矿产资源高效选冶加工利用和节能减排技术及设备学术研讨与技术成果推广交流暨设备展示会论文集[C];2009年
10 常前发;;我国矿山尾矿循环利用和减排的新进展[A];2009年金属矿产资源高效选冶加工利用和节能减排技术及设备学术研讨与技术成果推广交流暨设备展示会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高登征;固体酸碱催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用[D];山东科技大学;2010年
2 杨春;羟基磷灰石(HAP)材料制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谢伟;Ti-MWW钛硅分子筛合成新方法及其催化性能的研究[D];华东师范大学;2011年
4 陈丽;具有多重孔结构的MFI型分子筛的合成及其催化性能的研究[D];华东师范大学;2011年
5 郑净植;聚丙烯/微、纳米二氧化硅复合材料的分散与性能[D];华中科技大学;2010年
6 李红娟;LDHs基纳米复合材料的制备及其电容性能研究[D];陕西师范大学;2010年
7 金炳界;铅冰铜氧压酸浸—电积提铜工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2008年
8 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
9 蒋明华;兰坪低品位氧化铅锌矿矿冶新工艺研究[D];昆明理工大学;2007年
10 刘大春;从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张旭;纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能[D];河北大学;2009年
2 王倩;疏水性SBA-15/PDMS杂化膜制备及分离乙醇/水的研究[D];山东科技大学;2010年
3 田维亮;线切割废砂浆制备白炭黑及改性研究[D];山东科技大学;2010年
4 赵紫军;(MCM-41)-La_2O_3纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究[D];长春理工大学;2010年
5 谷桂娜;介孔分子筛的合成及其孔道中脂肪酶固定化的研究[D];辽宁师范大学;2010年
6 孙伟杰;介孔分子筛的制备及对木瓜蛋白酶固定化研究[D];辽宁师范大学;2010年
7 张勇;Bi系Fe、Co氧化物的制备、结构与性能[D];浙江理工大学;2010年
8 赵存挺;介孔生物玻璃对银离子的装载、释放及抗菌性能研究[D];浙江理工大学;2010年
9 朱丽静;溶胶-凝胶法制备BOPP基阻隔性包装复合薄膜及其性能研究[D];浙江理工大学;2010年
10 王友强;中孔二氧化钛光催化剂的制备及其在有机废水处理中的应用[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常前发;我国铁尾矿的资源状况、利用现状及发展方向[J];安徽地质;1998年04期
2 田英良,杨丽敏,常新安,肖卫强,王二平;利用铁矿尾矿研制CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃[J];北京工业大学学报;2002年03期
3 陈惠君,董大奎,陈云芳,林健;钢渣玻璃及微晶玻璃的研究[J];玻璃与搪瓷;1988年02期
4 陈撝诗,王德平,董大奎,王晓平;高炉矿渣制造琥珀玻璃的色泽问题[J];玻璃与搪瓷;1990年01期
5 嵇兆震,林钦荣;玻璃工业可利用的冶金矿渣资源概况[J];玻璃与搪瓷;1991年05期
6 膝立东,邵明兰,陆德明;金矿尾砂引入量对透辉石微晶玻璃析晶性能的影响[J];玻璃与搪瓷;1997年03期
7 梁忠友;赤泥微晶玻璃的研究[J];玻璃与搪瓷;1997年06期
8 张先禹;铁矿尾砂饰面玻璃的工业性试验[J];玻璃与搪瓷;2000年01期
9 于向阳,李敬华,芦忠新,周子正,程继健;微晶玻璃建材的研究与应用[J];玻璃与搪瓷;2002年04期
10 印祥生;基板用玻璃[J];玻璃与搪瓷;1994年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 匡宇航;发光陶瓷的研制[D];中国地质大学(北京);2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡霞;铁尾矿用作建筑材料的进展[J];金属矿山;2000年10期
2 陈吉春,陈盛建;低硅铁尾矿微晶玻璃研制[J];非金属矿;2005年01期
3 ;高铁尾矿制造的微晶玻璃及方法[J];中国发明与专利;2009年07期
4 贾清梅;张锦瑞;李凤久;;铁尾矿的资源化利用研究及现状[J];矿业工程;2006年03期
5 李彬,郁世刚,隋智通,吕东显;铁尾矿黑色玻璃材料的研制[J];硅酸盐通报;1998年01期
6 邢军,吕荣,宋守志,徐小荷;铁尾矿微晶玻璃的组成设计与晶化研究[J];矿产综合利用;2001年02期
7 张锦瑞;倪文;王亚利;;利用铁尾矿制取微晶玻璃的研究[J];金属矿山;2005年11期
8 郭明彬;;铁尾矿试制微晶玻璃的研究[J];矿业快报;2006年05期
9 王勇;李喜坤;;铁尾矿制备BaO-Fe_2O_3-SiO_2系微晶玻璃[J];有色矿冶;2008年05期
10 刘惠欣;张俊英;李富平;;接种丛枝菌根真菌对铁尾矿中大豆生长的影响[J];环境科学与技术;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孔旭晖;高丽霞;孙映波;林伟文;;广东大宝山铁尾矿植被恢复设计[A];城市生态建设与植被恢复、重建技术交流研讨会论文集[C];2007年
2 杨晓峰;苏兴强;张廷东;;鞍山铁尾矿特性及综合利用前景[A];第四届全国尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2011年
3 王益民;;我国铁尾矿资源化利用研究进展[A];2008年全国金属矿山难选矿及低品位矿选矿新技术学术研讨与技术成果交流暨设备展示会论文集[C];2008年
4 杨晓峰;;鞍山铁尾矿特性及综合利用前景[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)[C];2009年
5 史培阳;刘承军;王德永;朱传运;朱明伟;姜茂发;;铁矿渣微晶玻璃的研究与开发[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(2)[C];2003年
6 刘媛媛;李寿德;;铁尾矿隔热保温材料制备工艺及结构研究[A];房建材料与绿色建筑[C];2009年
7 刘媛媛;李寿德;;铁尾矿隔热保温材料制备工艺及结构研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
8 刘雁翎;程杰;;鞍山铁尾矿综合利用探索[A];2006年全国金属矿节约资源及高效选矿加工利用学术研讨与技术成果交流会论文集[C];2006年
9 张金华;廖原民;;大石河铁矿尾矿回收铁精矿资源试验研究[A];2005年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集[C];2005年
10 王秀兰;任瑞晨;刘洋;;差热分析在铁尾矿制备微晶玻璃中的应用[A];2009中国选矿技术高峰论坛暨设备展示会论文[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 驻天津记者 郭关朝 通讯员 岳秀峰;天津利用铁尾矿生产商品混凝土[N];中国建材报;2010年
2 记者 武奕君;从铁尾矿中回收共伴生钼取得突破[N];中国矿业报;2006年
3 本报记者 武奕君;马坑矿要让资源利用最大化[N];中国矿业报;2006年
4 记者 田雪莲 通讯员 曹菲 张华;地质技术参与支疆 尾矿变成多彩玻璃[N];地质勘查导报;2007年
5 于留春 李悦;梅钢三个项目分获第十七届全国发明展览会金银铜奖[N];世界金属导报;2007年
6 记者 朱盈洁;我市固体废弃物再生利用任重道远[N];首都建设报;2007年
7 江剑良;开创资源综合利用新天地[N];中国矿业报;2007年
8 记者 刘碧玛;固体废弃物处理及资源化利用技术研讨会召开[N];科技日报;2007年
9 陈晓莉 李东;亟须用科技进步缓和金属矿供需矛盾[N];中国冶金报;2007年
10 苏晓杰;金昌金矿尾矿库有安全隐患[N];海南日报;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈铁爻;西藏玉龙铜矿铁尾矿中重金属污染研究[D];成都理工大学;2013年
2 郭耸松;基于土壤种子库的人工促进退化土地植被自然恢复与重建技术研究[D];河北农业大学;2013年
3 李亚超;鞍山式铁尾矿粉制备建筑饰面材料的研究[D];吉林大学;2011年
4 孙昊苏;铁尾矿混凝土小型空心砌块研究[D];大连理工大学;2001年
5 陈盛建;低硅铁尾矿微晶玻璃的研制[D];武汉理工大学;2004年
6 王勇;铁尾矿微晶玻璃的研制[D];沈阳理工大学;2009年
7 王亚利;利用唐山地区铁尾矿制取微晶玻璃的研究[D];河北理工学院;2004年
8 金洪;铁尾矿磁场场流分离技术研究[D];吉林大学;2008年
9 王纲;低硅尾矿压制产品的反应行为研究[D];武汉理工大学;2003年
10 贾清梅;利用唐山地区铁尾矿制作尾矿砖的研究[D];河北理工学院;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026