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软锰矿浆催化氧化烟气SO_2产酸过程研究

刘成军  
【摘要】:软锰矿的主要成分是MnO_2,它是一种良好的氧化剂,而SO_2是一种很好的还原剂。因此利用软锰矿浆进行烟气脱硫的资源化研究已有很多相关报道。在以往报道中,都是以在较低的软锰矿浆液固比下生成MnSO_4这一过程作为研究对象,而对于较高的液固比下以H_2SO_4作为主要产物的催化氧化过程的研究却鲜有报道,本文在过渡金属离子催化氧化SO_2反应机理的基础上,对这一过程的最优反应条件、各操作条件对产酸的影响以及产酸过程的反应动力学进行了深入研究。 利用L_(18)(3~7)安排SO_2浓度、氧浓度、矿浆液固比、气速、温度和初始pH值这六个因素的三水平正交试验,试验表明:矿浆液固比、反应温度和氧浓度对反应影响最大,初始pH值的影响可以忽略,同时,试验发现当矿浆液固比为500:1时生成的硫酸浓度最大。进一步的单因子试验对各操作条件对产酸的影响进行了细致研究,结果表明,在这一过程中,锰的浸出速率比铁要快得多,这说明在产酸过程中,Mn~(2+)是起催化氧化作用的主要因素。 在软锰矿浆催化氧化SO_2产酸过程中,很容易满足Ha<1的条件,此时属反应动力学控制。借助于过渡金属离子催化氧化SO_2产酸的反应动力学,可以建立软锰矿浆催化氧化SO_2生成硫酸过程的反应动力学方程:在催化氧化反应过程中,前一阶段的动力学方程可以用来表达;而后一阶段可以用来表达。通过实验得到了相关 的参数a’和b的实验值分别为l.6oxlo5L·s/m 01和4.56xlo一3L2·s/molZ。 最后,还使用神经网络建立了催化氧化产酸过程的响应模型,该响应模型 平均误差可以控制在21.2%以内,这对软锰矿浆催化氧化50:反应的研究具有 一定的创新和探索价值。 关键词:软锰矿,二氧化硫,催化氧化,硫酸,反应动力学,神经网络


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