结晶法提纯钛白副产硫酸亚铁的数学模型与实验研究

针对硫酸法生产钛白粉过程中副产的硫酸亚铁,采用结晶法对硫酸亚铁进行了提纯。实验分析了结晶过程中杂质的残留及传质方式,同时考察了结晶次数、搅拌速率对硫酸亚铁结晶提纯的影响,并依据固液边界层扩散传质理论,建立了结晶提纯的理论模型。结果表明,结晶法能有效去除杂质(Mn、Mg、Zn、Ni);所建立的结晶提纯模型能较好地预测杂质浓度,尤其是低含量的杂质浓度;搅拌通过影响晶体与溶液间的固液边界层,进而影响杂质的残留,从而验证了结晶过程中杂质的传质方式。     

钛白渣提纯制备电池级硫酸亚铁工艺技术研究

以某钛白粉生产企业副产钛白渣为原料,选用复合沉淀剂代替传统常用化学沉淀剂,采用一步沉淀法去除杂质,提纯制备电池级高纯硫酸亚铁产品,可作为磷酸铁锂生产原料,为钛白渣的利用提供了新途径。研究结果表明：选用氟化氢铵与还原铁粉按一定质量比配制的复合沉淀剂[m（氟化氢铵）:m（还原铁粉）=3.6:1],控制反应条件：反应温度为60 ℃、反应时间为2 h、沉淀剂用量为钛白渣处理量的2.67%（质量分数）、搅拌速度为300 r/min、反应液中Fe²⁺浓度为1.37 mol/L,最终得到产品纯度为99.98%,镁、钛杂质脱除率均达到99%以上,XRD结果表明产品为七水硫酸亚铁。     

制镁原料盐湖老卤蒸发过程实验研究

为了充分利用青海丰富的镁资源,以25 ℃ Na+,K+,Mg2+//Cl--H2O四元水盐体系相图为理论指导,对察尔汗团结湖高镁卤水净化工艺蒸发过程进行实验研究,考察了高镁卤水蒸发过程杂质的析盐规律。在高镁卤水蒸发结晶过程中,以1 L高镁卤水母液为基准,当蒸发水量到达307 g时,液相中氯化镁含量达到33.697%（质量分数）,氯化钠含量可降至0.007%（质量分数）,氯化钾含量可降至0.134%（质量分数）,镁含量升高了3.412%,钠含量下降率达到91.86%,钾含量下降率达到19.28%。实验结果表明,蒸发结晶过程能使氯化镁溶液浓度提高,杂质离子K+、Na+和少量Ca2+被分离,起到高镁卤水初步净化作用,为制备高附加值镁系列产品的原料提供基础实验依据。     

结晶法提纯工业磷酸的数学模型与实验研究

为了制备电子级磷酸,采用了悬浮结晶法对工业磷酸进行提纯。分析了结晶法提纯工业磷酸的原理,并基于结晶过程中杂质的有效分配系数对多次结晶后杂质的分布建立了晶体纯度预测模型,同时考察了酸浓度、结晶次数和磷酸原料杂质初始含量对磷酸提纯效果的影响。研究结果表明,采用结晶法提纯磷酸具有良好的效果,能有效地脱除所考察的五种杂质(Li、Mg、Al、Cr、Mn);以一次晶体为原料,在磷酸浓度为84%的条件下,经过3次结晶,和在磷酸浓度为88%的条件下,经过4次结晶,均可以达到美国典型半导体磷酸要求。所建立的晶体纯度预测模型能很好地预测杂质浓度随结晶次数的变化。     

钛白副产物一水、七水亚铁掺烧硫铁矿制酸的综合利用

硫铁矿掺烧一水、七水硫酸亚铁制硫酸是科学利用硫酸法钛白副产品一水、七水硫酸亚铁,实现资源循环利用的好课题,也是钛白粉和硫酸生产厂家极为关注的焦点。本项研究主要内容包括副产一水、七水硫酸亚铁的情况,掺烧利用原理,技术经济可行性,产生效益的基本途径等内容。     

水析结晶提纯碳酸二苯酯的研究

采用水析结晶法对碳酸二苯酯(DPC)的纯化进行了研究。结果表明:DPC在水-乙醇溶剂中的溶解度随温度的升高而增大,因此水析结晶以在较低的温度下(<15.0℃)进行为宜。随水析溶剂质量分数的增加,DPC的收率稍有降低,而所得的DPC的纯度则几乎没有变化,且符合合成聚碳酸酯原料纯度的要求。表明水析结晶法对粗DPC的提纯分离是一种简单、有效的方法,具有集萃取、结晶和洗涤为一体的特点。该方法不易导致晶体包藏母液,有利于清除杂质,可得到较完整的针状晶体。     

谈谈钛白副产硫酸亚铁的提纯

本文通过对钛白副产硫酸亚铁提纯的国外文献的综述及实验,认为先用碱调节pH值,再用聚丙烯酰胺作絮凝剂分离杂质是一种经济、可行的技术路线。     

立足国内资源的钾肥生产技术取得突破性成果

取消传统的盐田滩晒卤水制取光卤石工序，直接将调节好的光卤石点卤水泵送车间与水氯镁石点卤水兑卤脱钠生成的低钠光卤石，在室温下加水分解脱镁结晶产出优质氯化钾。引入控速分解结晶理论设计流程结构，在具有内循环结晶分极装置的新型结晶反应器内处理芒硝和氯化钾，使物料反应，结晶，分级，杂质分离，及母液循环同步进行而生产出优质硫酸钾。     

钛白副产硫酸亚铁光芬顿氧化降解甲基橙的研究

以钛白副产硫酸亚铁作为光芬顿的铁源和催化剂,研究了钛白副产硫酸亚铁-过氧化氢体系在紫外光照射条件下对甲基橙的氧化分解作用,并分析了温度、过氧化氢浓度、波长、钛白副产硫酸亚铁浓度和纯硫酸亚铁浓度等因素对甲基橙脱色率的影响。实验结果表明：当温度为35 ℃、过氧化氢浓度为6.4 mmol/L、副产硫酸亚铁浓度为1.0 mmol/L时,在395 nm波长下甲基橙的脱色速率最快,达到100%。在相同条件下,钛白副产硫酸亚铁对甲基橙的脱色效果优于纯硫酸亚铁的效果。因此,以钛白副产硫酸亚铁作为光芬顿催化剂,并以此来催化降解甲基橙,提高了钛白副产硫酸亚铁的资源利用率,拓宽了其资源化利用的途径。     

结晶净化法提纯磷酸的研究

以工业磷酸为原料,分别采用悬浮结晶及倾斜塔结晶提纯磷酸,以铁、氟、硫酸根、氯、镁、钾为代表,考察悬浮结晶的杂质的脱除效果。实验结果表明,杂质含量随着悬浮结晶的重复次数增加降低,经过5次重复结晶后,磷酸中铁的质量分数由349.9 mg/kg降低到2.7 mg/kg,氟质量分数由55.9 mg/kg降低到0.6 mg/kg,硫酸根质量分数由1 047.4 mg/kg降低到0.5 mg/kg,钾质量分数由87.1 mg/kg降低到9.1 mg/kg,镁质量分数由153.9 mg/kg降低到7.8 mg/kg,氯质量分数由250.4 mg/kg降低到7.6 mg/kg;以铁为代表,考察倾斜塔结晶的杂质的脱除效果。结果表明,倾斜塔结晶提纯磷酸的效果相当于1.9次悬浮结晶。     

MgCO3·3H2O晶须的制备及其生长机制的研究

以MgCl₂·6H₂O和NH₄HCO₃为原料,CH₃COONa·3H₂O为形貌控制剂,采用沉淀结晶法制备MgCO₃·3H₂O晶须,考察了不同添加量的CH₃COONa·3H₂O对晶须结晶过程和形貌的影响,并研究了晶须在该体系中的生长机制。结果表明：当体系中加入质量分数为0.23%的CH₃COONa·3H₂O时可以成功制备长径比约为30的棒状MgCO₃·3H₂O晶须,CH₃COONa·3H₂O的存在促进了MgCO₃·3H₂O晶须的形成。该体系中晶须的生长过程：首先形成无定形的4MgCO₃·Mg（OH）₂·4H₂O,之后无定形4MgCO₃·Mg（OH）₂·4H₂O逐渐转变为MgCO₃·3H₂O并生长成较大长径比的棒状MgCO₃·3H₂O晶须。这是因为CH₃COONa·3H₂O电离产生的Na ⁺选择性吸附在MgCO₃·3H₂O晶体轴向的（101）晶面,抑制了该晶面生长,而径向晶面生长速率未受到影响,从而促使无定形MgCO₃·3H₂O生长成棒状晶须。     

黑钛液中七水硫酸亚铁结晶动力学性质

采用平衡法研究了七水硫酸亚铁在黑钛液中的溶解度,通过拟合得到了其溶解度方程,并利用FBRM在线监测溶液结晶情况,测量了其结晶介稳区.通过间歇动态法研究了七水硫酸亚铁的结晶动力学,采用矩量变化法求解了粒数衡算方程,并利用最小二乘法对动力学实验数据进行多元线性回归后得到七水硫酸亚铁成核速率和生长速率方程,结果表明:搅拌速率和降温速率对七水硫酸亚铁结晶过程影响显著,因此,针对搅拌速率和降温速率对结晶工艺的影响进行了分析,并对优化前后七水硫酸亚铁产品进行了对比,发现优化后晶体呈规则的棱形,产品粒度明显增大,小颗粒晶体显著减小.     

Primary nucleation of citric acid monohydrate: influence of selected impurities

An experimental study is presented concerning solubility and primary nucleation kinetics of monohydrate citric acid from pure and selectively impure (KH₂PO₄, MgSO₄ · 7H₂O and FeSO₄ · 7H₂O) aqueous solutions. The metastable range of pure solutions is wide, ranging from 6 to 14°C, and the order of primary nucleation, equal to 2.51, is quite low. The addition of the tested impurities, which are usual fermentation aids, at concentrations lower than wt. 1%, produces negligible effects on the solubility and slightly enhances the primary nucleation rate. However, the presence of these compounds modifies the crystal habit at birth: in particular, the addition of MgSO₄ · 7H₂O and FeSO₄ · 7H₂O makes these crystals more elongated, but this effect diminishes as the crystals grow.     

Chemical dehydration coupling multi-effect evaporation to treat waste sulfuric acid in titanium dioxide production process

In order to concentrate the diluted sulfuric acid from the titanium dioxide(TiO_2) production of sulphate process,a new concentration process was proposed by coupling chemical dehydration and multi-effect evaporation. The ferrous sulfate monohydrate(FeSO_4·H_2O), as the dehydrant, was added to the diluted sulfuric acid to form ferrous sulfate heptahydrate(FeSO_4·7H_2O) according to the H_2SO_4-FeSO_4-H_2O phase diagrams, which partially removes the water. This process was named as Chemical Dehydration Process. The residual water was further removed by two-effect evaporation and finally 70 wt% sulfuric acid was obtained. The FeSO_4·H_2O can be regenerated through drying and dehydration of FeSO_4·7H_2O. The results show that FeSO_4·H_2O is the most suitable dehydrant, the optimal reaction time of chemical dehydration process is 30 min, and low temperature is favorable for the dehydration reaction. 45.17% of the entire removed water can be removed by chemical dehydration from the diluted sulfuric acid. This chemical dehydration process is also energy efficient with 24.76% saving compared with the direct evaporation process. Furthermore, 51.21% of the FeSO_4 dissolved originally in the diluted sulfuric acid are precipitated out during the chemical dehydration, which greatly reduces the solid precipitation and effectively alleviates the scaling in the subsequent multi-effect evaporation process.     

AlCl3·6H2O在盐酸体系中的结晶行为

研究了AlCl₃·6H₂O在盐酸体系中的结晶行为,考察了铁、钙、镁、钾、钠等杂质对AlCl₃·6H₂O结晶行为的影响,并利用聚焦光束反射测量技术（FBRM）和颗粒录影显微镜（PVM）探讨了不同盐酸滴加速度下AlCl₃·6H₂O的结晶粒度分布及形貌。结果表明,AlCl₃·6H₂O的结晶量随着盐酸加入量的增加而增加,当浓盐酸加入量为AlCl₃饱和溶液体积的2.25倍时,25℃时的结晶效率可达到80%。溶液中Fe的存在可促进AlCl₃·6H₂O的结晶,在1.5 mol·kg^-1的AlCl₃溶液中,当铝铁摩尔比低于3：1时,得到的AlCl₃·6H₂O晶体中铁的含量小于0.1%。钾、钙、镁、钠等杂质对AlCl₃·6H₂O的结晶影响不大。盐酸添加速度影响AlCl₃·6H₂O的形貌,快的盐酸添加速度易使晶体发生团聚,颗粒粒径小,盐酸添加速度较慢时,可得到颗粒较大、形貌好的单晶。     

五元体系NaBr-KBr-MgBr2-CaBr2-H2O在298.15 K下的空间立体相图研究

为合理开发四川盆地富溴地下卤水资源,对五元体系NaBr-KBr-MgBr₂-CaBr₂-H₂O进行了298.15 K条件下完整的相平衡与相图的研究。根据实验测定的溶解度数据,绘制出了完整的空间立体相图,NaBr·2H₂O、MgBr₂·6H₂O和CaBr₂·6H₂O三种盐饱和面的干基投影相图,以及相应的含水量图。研究结果表明该五元体系在298.15 K下的空间立体相图中包含有十条单变量曲线、三个共饱点和六个结晶区（KBr结晶区、NaBr结晶区、NaBr·2H₂O结晶区、MgBr₂·6H₂O结晶区、CaBr₂·6H₂O结晶区、KBr·MgBr₂·6H₂O结晶区）。其中KBr结晶区最大,CaBr₂·6H₂O结晶区最小,表明在该体系中CaBr₂·6H₂O的溶解度最大,KBr溶解度最小。     

水合硝酸镁热解过程研究

水合硝酸镁是红土镍矿硝酸湿法冶金工艺中产生的副产品,其资源化利用是决定湿法冶金工艺绿色化工艺链条贯通的关键环节之一。水合硝酸镁热解生产氧化镁是其资源化利用最具潜力的发展方向。为此,以稳定的硝酸镁水合物——六水硝酸镁为实验物料,采用热重分析（TG-DTG）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和差示扫描量热分析（DSC）等技术手段研究了其热解基本过程,旨在为水合硝酸镁资源化工艺参数的确定提供理论支撑。研究结果表明,水合硝酸镁热解过程可以分为脱水和分解两个阶段：脱水阶段,六水硝酸镁在68~170 ℃失去4个结晶水生成二水硝酸镁,二水硝酸镁在170~389 ℃失去2个结晶水生成无水硝酸镁;分解阶段,无水硝酸镁在389~510 ℃分解生成氧化镁、二氧化氮和氧气。六水硝酸镁热解过程是一个吸热反应,其反应热约为940.50 J/g。     

Study on phase equilibrium of system Na+, K+, Mg2+//Cl-, NO3-, SO42--H2O at -15℃

Xinjiang brine nitrate mine mainly contains six kinds of ions: Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cl^-, NO₃^-, and SO₄^2-, belonging to a high-element complex system, and its rational utilization and development require phase equilibrium studies at different temperatures as theoretical support. The phase equilibrium of the system Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, NO₃^-, SO₄^2--H₂O saturated with NaCl·2H₂O at -15℃ was investigated using the isothermal solution equilibrium method. According to the measured data, the phase diagrams were constructed. Only one double salt KCl·MgCl₂·6H₂O was found in the system. There are six invariant points and eight two-salt crystallization fields corresponding to NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O, NaCl·2H₂O+NaNO₃, NaCl·2H₂O+KCl, NaCl·2H₂O+KNO₃, NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O, NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O, NaCl·2H₂O + Mg(NO₃)₂·6H₂O and NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O. The crystallization area of NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O occupies the largest part because of its low solubility, and they will crystallize out easily from the mixed solution in the cooling process. Compared with the phase diagram of the system at 25℃, there are 5 types of double salts reduced, 19 zero variable points reduced, and the phase relationship is greatly simplified.     

-15℃下Na+， K+， Mg2+//Cl-， NO3-， SO42——H2O体系相平衡研究

新疆卤水硝酸盐矿主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-六种离子,属于高元复杂体系,其合理利用和开发需要不同温度下的相平衡研究作为理论支撑。采用等温溶解平衡法,对Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, NO₃^-, SO₄^2--H₂O体系在-15℃、NaCl·2H₂O饱和条件下的相平衡进行了研究,并构建了相图。相图中有六个零变量点和八个两盐结晶区,只存在一种复盐KCl·MgCl₂·6H₂O。八个两盐结晶区,分别对应于NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+NaNO₃、NaCl·2H₂O+KCl、NaCl·2H₂O+KNO₃、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+Mg(NO₃)₂·6H₂O和NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O,其中NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O共晶区最大,在低温时,硫酸钠的溶解度最小,降温过程中较易结晶析出。与该体系在25℃下的相图相比,复盐种类减少5种,零变量点减少19个,相关系得以极大简化。     

258.15 K下五元体系Li+,Na+,Mg2+//SO42-,Cl--H2O相平衡研究

中国含锂盐湖大部分位于青藏、新疆等干旱少雨、冬季寒冷且漫长的地区。为指导低温提锂工艺的开发和设计、利用冬季冷能进行目标离子的富集及明确含锂盐湖在低温下的析盐规律,采用等温溶解平衡法对258.15 K、二水氯化钠饱和条件下的交互五元体系Li⁺,Na⁺,Mg²⁺∥SO₄^2-,Cl^--H₂O相平衡关系进行研究并构建等温平衡相图。结果表明,相图中有4个共饱点、6个两盐结晶区(NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+Li₂SO₄·H₂...