甘蔗渣焙燒還原軟錳礦—硫酸浸出錳的工藝研究.pdf

1、還原焙燒-酸浸出法是目前處理軟錳礦的主要方法，傳統(tǒng)的還原焙燒-酸浸出法主要以煤作為還原劑，但是該法存在高能耗、環(huán)境污染等問題。因此，開發(fā)一種相對低能耗、無環(huán)境污染、還原效率高的新工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)焙燒工藝具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。甘蔗渣是制糖工業(yè)的一種主要副產(chǎn)品，其廉價(jià)易得，同時甘蔗渣也是一種可再生的生物質(zhì)能源，其H/C比煤高，理論上可以作為焙燒還原劑。本實(shí)驗(yàn)用甘蔗渣作為還原劑焙燒還原軟錳礦，研究了其焙燒-浸出工藝、焙燒還原反應(yīng)機(jī)理及焙燒

2、還原反應(yīng)動力學(xué)。
　　 在焙燒-浸出工藝的研究中，單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，焙燒因素對錳的轉(zhuǎn)化率影響顯著，而浸出因素對錳轉(zhuǎn)化率影響不顯著。在單因素的基礎(chǔ)上利用響應(yīng)面法優(yōu)化焙燒工藝，響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，焙燒溫度及配料比的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)對錳的浸出率均具有顯著影響，而焙燒時間的一次項(xiàng)影響相對較小，其二次項(xiàng)幾乎無影響，然而焙燒時間與焙燒溫度的交互作用影響顯著，其它交互作用不明顯。響應(yīng)面法優(yōu)化設(shè)計(jì)模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合良好，其決定系數(shù)R2為0.97

3、29。模型擬合所得最優(yōu)的操作條件為：礦渣的配料比為10:0.9，焙燒溫度450℃，焙燒時間為30 min，液固比為5:1，硫酸濃度為3mol·L-1，浸出溫度為50℃，浸出時間為40 min以及攪拌速率為100 r·min-1。在此條件下，錳的浸出率可達(dá)98.18％。
　　 在焙燒還原機(jī)理的研究中，通過應(yīng)用TG-FTIR與Py-GC/MS法對焙燒還原過程進(jìn)行研究，兩者的數(shù)據(jù)分析都表明：甘蔗渣的裂解產(chǎn)生的烴類、醇類、醛類和酸類等物

4、質(zhì)在焙燒還原軟錳礦中起關(guān)鍵的作用。焙燒還原反應(yīng)的DSC曲線表明甘蔗渣焙燒還原軟錳礦的反應(yīng)主要發(fā)生在350℃～550℃溫度區(qū)域，根據(jù)DSC曲線兩個吸熱峰把反應(yīng)劃分為兩個反應(yīng)區(qū)域，應(yīng)用ABSW法求取這兩反應(yīng)區(qū)域的動力學(xué)參數(shù)為：在350℃～470℃區(qū)域，其反應(yīng)機(jī)理屬相界面反應(yīng)控制過程，對應(yīng)的反應(yīng)模型為方程f(a)=(1-a)2，活化能E=90.965 KJ·mol-1；在470℃～550℃區(qū)域，其反應(yīng)機(jī)理屬擴(kuò)散控制過程，對應(yīng)的反應(yīng)模型為二維J