磷尾矿热分解动力学机理与煅烧工艺研究

磷尾矿中的钙、镁、磷资源含量丰富。使用煅烧-浸出法以磷尾矿为原料生产镁盐时，首先需要将磷尾矿煅烧分解为氧化钙和氧化镁，达到活化、提纯的目的。磷尾矿的热分解机理对生成镁盐的质量以及煅烧工艺的选择等都具有重要意义。对磷尾矿热分解动力学特性与煅烧工艺进行了探究，为磷尾矿资源的回收利用提供理论指导。研究表明，在升温速率为10℃/min条件下煅烧温度由25℃升高至1 000℃的过程中，磷尾矿非等温热分解过程可分为两个阶段，即400～500℃白云石分解为碳酸钙与氧化镁的第一阶段和700～900℃碳酸钙分解为氧化钙的第二阶段，并分别确立了相应的热分解动力学方程。较优煅烧条件：煅烧温度为900℃、煅烧时间为4 h、升温速率为15℃/min、尾矿粒度小于0.150 mm。     

磷尾矿煅烧及酸浸过程动力学研究

以湿法磷酸生产的经浮选后的废弃磷尾矿为原料,从其中分离回收钙镁,制备新型土壤调节剂糖醇钙镁,对磷尾矿进行了煅烧活化和酸浸动力学的实验研究。基于热重分析及钙镁酸解浸出率分析的研究结果表明,磷尾矿中白云石热分解过程为吸热反应,白云石热分解遵循二维相界面反应模型;钙、镁浸出反应表观活化能分别为13.157、23.023 kJ/mol;煅烧活化后的尾矿酸浸出速率受内扩散控制,获得白云石热分解及钙、镁浸出反应的动力学方程。     

煅烧条件对白云石质磷尾矿热分解规律的影响

对贵州川恒磷尾矿的热分解进行了研究,考察了煅烧温度、煅烧时间、升温速率对磷尾矿分解规律的影响。结果表明,在煅烧温度为950℃,煅烧时间为30min,升温速率为10℃/min,原料粒径为200目的条件下,CaO质量分数为32.92%,MgO质量分数为22.91%;测得活性CaO使用盐酸量为23.8mL,活性MgO质量分数为59.04%。熟料达到制备白云石质耐火材料原料的标准,为磷尾矿的综合利用提供了一定的理论依据。     

瓮福磷尾矿热分解过程研究

磷尾矿主要来自选矿提取磷精矿以后剩下的尾矿渣,属工业固体废弃物,长期未得到有效的处理和利用,严重污染了环境,并浪费了资源。磷尾矿的主要成分为白云石。通过对磷尾矿的热分解研究,确定了分离得到MgO和CaO的最佳工艺条件:样品在不同温度下煅烧不同时间,测得尾矿完全热分解温度为950±10℃,温度变化区间为920～950℃;通过产物活性测定、碳化法得出分离MgO和CaO的最佳热工温度为800℃,最佳煅烧时间为5 h。     

白云石质磷尾矿悬浮态煅烧实验研究

白云石质磷尾矿的主要矿物成分是钙质白云石、氟磷灰石和石英,磷尾矿煅烧产品可以用来提取工业氧化镁、活性石灰和磷精矿。采用高固气比悬浮态煅烧技术对瓮福磷尾矿进行煅烧实验。该系统易于控制,炉内温度均衡稳定。物料在系统内停留时间仅为20～30 s时,煅烧产品的表观分解率达到92.9%,白云石中的碳酸镁基本完全分解。产品颗粒疏松多孔,晶粒细小, 氧化钙和氧化镁的质量分数分别为43.31%和29.20%,产品水化活性高;五氧化二磷质量分数由6.36%升至10.00%,有利于进一步提取磷精矿。     

磷尾矿制氢氧化镁的原料性质研究

针对综合利用磷矿浮选后剩余大量高镁低磷尾矿问题,研究了该尾矿作为制取氢氧化镁的原料而对其物理、化学性质进行实验。结果表明:w(MgCO3)=21.1%,w(CaCO3)=67.7%的尾矿受热分解,碳酸盐在高温下释放二氧化碳转变为氧化物,热分解时间随着温度升高越来越短,到850℃以后分解时间在30 min左右。根据钙盐和镁盐的热分解条件不同,可以控制不同的分解条件使高镁低磷尾矿选择性地分解,分离钙镁并最终制出氢氧化镁。     

高镁磷尾矿碳化法制备碱式碳酸镁研究

以高镁磷尾矿为原料,采用碳化法对高镁磷尾矿中的磷、镁、钙进行分离,经过煅烧、消化、碳化、热解处理等工序得到碱式碳酸镁和磷精矿。实验结果表明：将高镁磷尾矿煅烧后的消化料浆先进行常压碳化然后进行加压碳化,加压碳化条件为料浆氧化镁质量浓度为12.0~13.5 g/L、二氧化碳分压为0.18 MPa、碳化终点温度为25 ℃,在此条件下镁的回收率达到87%~90%,得到的磷精矿五氧化二磷质量分数达到28%~30%,磷的回收率为60%~65%;将两步碳化后得到的重镁水进行热解,热解条件为重镁水氧化镁质量浓度为10~12 g/L、真空度为0.085 MPa、热解温度为60 ℃、热解时间为50 min,在此条件下所得滤液氧化镁质量浓度为0.7 g/L,镁的回收率为93%。以高镁磷尾矿为原料,采用碳化法制得碱式碳酸镁,经分析产品质量符合HG/T 2959—2010《工业水合碱式碳酸镁》的要求。采用碳化法处理高镁磷尾矿,磷、镁回收率高。此方法为中国高镁磷尾矿的回收利用提供了一条行之有效的技术途径。     

高浓度CO2气氛下白云石强化煅烧工艺研究

CO₂循环煅烧白云石是具有前景的低碳炼镁新工艺。为研究新工艺下高浓度(摩尔分数)CO₂氛围中白云石强化煅烧措施,文中根据煅烧理论,建立了基于双环缩核的白云石煅烧反应动力学模型;计算分析了白云石分解过程传热传质和化学反应动力学的耦合特征,剖析了CO₂分压、温度和炉内总压等因素对单个白云石矿料分解动力学特征的影响;进一步考虑竖窑煅烧过程矿料粒径分布和矿料温度均匀性,研究不同炉内总压、温度、颗粒粒径等因素对竖炉容积利用系数的影响规律。结果表明：温度一定时,总压提高可强化热气流与矿料间的传热,促进白云石煅烧。通过合理调控煅烧过程温度和压力可有效提高新工艺的容积利用系数,最高可达0.967 1 t/(m³·h)。     

磷矿浮选尾矿煅烧铵盐法实验研究

针对瓮福磷矿浮选尾矿的资源特点,将磷尾矿作为高磷白云石矿进行处理,舍弃了传统的白云石碳化法,提出了煅烧-铵盐选择浸出工艺,不仅可以开发出具有高附加值和工业应用前景的优质氢氧化镁、氧化镁以及轻质碳酸钙,并且可获得适于湿法磷酸生产的磷精矿,较好实现资源的综合利用。研究表明:在煅烧温度为900℃时,尾矿中白云石分解,而氟磷酸钙不分解;煅烧熟料用硝酸铵浸出,CaO浸出率可达80.43%;浸出渣用硫酸铵二次浸出,MgO浸出率可达91%以上,二次浸出渣为含P2O538%以上的磷精矿;P2O5回收率达88.58%。该研究为综合利用磷矿浮选尾矿提供了基础性资料。     

EP/MOC复合材料热分解动力学与阻燃性能研究

采用Kissinger法和Crane法对环氧树脂/氯氧镁(EP/MOC)阻燃复合材料在空气中不同升温速率下的热重(TG)和差热(DTA)曲线进行了热解动力学研究。测定了EP/MOC复合材料中EP起始分解和终止分解放热峰的特征温度。结果表明:EP/MOC复合材料中的EP活化能高于纯EP,说明MOC增强了EP的热稳定性,提高了热解温度;EP/MOC中的EP热分解反应级数和纯EP基本相同,说明同条件下的EP和MOC对热分解速率的影响是相同的;另外,该EP/MOC复合材料具有良好的阻燃性能。     

白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料的热力学分析

本文利用HSC Chemistry软件对白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料进行了热力学分析,结果表明,在煅烧过程中,除白云石的分解为吸热反应外,其他反应均为放热反应。CaO的标准摩尔Gibbs自由能为-634.920kJ/mol,MgO的标准摩尔Gibbs自由能为-601.600kJ/mol,CaO比MgO更易与其他杂质发生反应,生成相应的化合物。高温下含有Ca的氧化物形成液相,这使得耐火材料在煅烧过程中更加致密。该方法为制备耐火材料提供了一定的理论依据。     

高镁磷尾矿硝酸分解过程研究

在磷尾矿回收利用过程中,酸解是至关重要的一步,而酸解的效率往往并不理想。针对该问题,以湖北某高镁磷尾矿为对象,对其硝酸分解过程的反应热力学进行了分析,研究了不同参数条件对磷尾矿硝酸分解效果的影响,并对酸浸液和酸浸渣进行了成分分析。研究结果表明：在硝酸溶液体系下,高镁磷尾矿的分解反应在常温下可自发进行,液固比为3.8∶1,硝酸浓度为34%的条件下,磷尾矿的分解效率最高,达到了91.84%,此时白云石基本已溶解完全,而部分氟磷灰石未完全溶解。     

高镁磷尾矿的物性测试和研究

以贵州瓮福磷矿浮选后的尾矿资源为研究对象,从物性测试着手.研究了其物理化学特性、酸解反应特性及其煅烧特性.研究结果表明.该尾矿属高镁低品位磷矿,主要物相为白云石,粒度极细,镁主要集中于颗粒内部,酸解反应活性为99.65%.抗阻缓系数为12.87,所含白云石较氟磷灰石先分解.本研究可为综合利用浮选尾矿提供必要的基础理论依据.     

白云石的热分解对氧化镁活性的影响

采用碘吸附法研究了白云石热分解温度对氧化镁活性的影响,测定了不同分解温度下制备氯氧镁水泥的固化时间,得出白云石制备氯氧镁水泥的最佳分解温度为680℃,此时产物中氯化镁活性最高.制备氯氧镁水泥制品后固化时间最短;当分解温度超过720℃时,产物中氧化镁的活性度低,不具备生产氯氧镁水泥的条件.该研究为利用白云石生产氯氧铁水泥提供了一条合理的途径.     

基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题,构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算,发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用;通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析,验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性;通过化学反应动力学计算,解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响,并发现提高CO₂压力可促进气固传热,从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性;对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白),且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上,环境效益显著。     

磷尾矿热分解率的测定

为了掌握磷尾矿的热解性能,对磷尾矿进行不同时间、不同温度的煅烧实验,并测定煅烧后氧化钙、氧化镁分解情况。实验结果表明,当煅烧温度达到600℃时磷尾矿开始分解,分解不是通常认为的碳酸镁先分解,而是碳酸钙和碳酸镁伴随分解,温度到750℃时碳酸钙碳酸镁基本分解完全。     

白云质磷矿石浮选尾矿消化试验研究

对某白云质磷矿石浮选尾矿进行了差热分析和烧失量试验,表明尾矿在756.2℃时开始分解,到820.8℃时分解完全,分解过程分为两个阶段,符合白云石两阶段分解过程。合理煅烧温度为850℃时,保温时间为1 h。用合理煅烧条件下所得煅粉进行了消化条件试验,结果显示,合理消化条件为消化温度70℃,消化时间40 min,液固比70∶1。     

新疆和静菱镁矿热分解特性及轻烧工艺研究

以新疆和静菱镁矿为原料,利用热重分析法研究了升温速率对菱镁矿分解的影响,据此确定最佳升温速率.利用正交实验法控制煅烧温度、保温时间和原料粒度得到不同轻烧氧化镁,采用柠檬酸活性法表征化学活性,分析烧后试样矿物相组成,研究其对轻烧氧化镁活性的影响.结果表明:在相同的温度条件下,菱镁矿的分解程度随着升温速率的增大而减小,热分解温度随着升温速率的增大而提高,升温速率过大会阻碍分解反应进行;煅烧时当菱镁矿转化率为30％,温度在550 ～ 600℃时,分解反应较难进行,最佳升温速率选择5℃/min;煅烧温度对轻烧氧化镁活性影响最大,原料粒度次之,保温时间影响相对较小,最佳轻烧工艺为:煅烧温度800℃、保温120 min、原料粒度为2 mm.     

原料粒径对石灰石热分解反应动力学影响

利用热同步分析仪,在纯二氧化碳气氛、升温速率为10~30 K/min的条件下,对4种不同粒径的石灰石进行热分解特性研究,并采用改进的双外推法求解石灰石的热分解反应动力学参数。数据分析结果表明：石灰石粒径与其分解所需的活化能成正比例关系,粒径越小所需要的活化能越小,反之越大;升温速率越快,对应的分解反应温度越高,达到同一转化率所需要的时间越短,说明反应进程越快;纯二氧化碳气氛下,4种不同粒径的石灰石热分解均遵循随机成核和随后生长模型,不同粒径的石灰石对应不同的反应级数,反应级数变化范围为1/2~2;不同升温速率下石灰石热分解反应速率不同,粒径范围为38~250 μm的石灰石热分解反应速率受界面化学反应控制。     

中低品位磷矿焙烧过程中白云石热分解动力学研究

通过对贵州某中低品位磷矿进行TG-DTG热分析实验,分析了磷矿焙烧过程磷矿中白云石的热分解历程,运用等转化率法和模式配合法相结合的方法,研究了磷矿中白云石的热分解动力学、计算了相关动力学参数、得出磷矿中白云石热分解动力学模型.结果表明,磷矿中白云石热分解分为两个阶段,第一阶段活化能为111.9 kJ/mol,遵循二维相界面反应;第二阶段活化能为176.9 kJ/mol,遵循三维扩散(Jander方程).基于研究结果,建立了白云石热分解过程每个阶段的动力学模型.