浅析白云石和石灰石配料除铁控制工艺技术

浅析白云石和石灰石配料除铁控制工艺技术

宋雅鹏

首钢长钢熔剂厂 山西长治 046031

摘要：本文进行了白云石和石灰石配料除铁控制工艺技术的研究。测定了活化程度对白云石和石灰石配料除铁的影响。在最佳条件下，镁的溶解与铁的去除呈线性关系。数据用经验外传质模型和伪粒子内扩散模型进行了数学描述。结果表明，铁去除率与外部传质（t<1min）和两个伪粒子内扩散速率（190min）具有良好的相关性。

关键词：白云石；石灰石配料；除铁控制；工艺技术

引言：白云石和石灰石配料除铁控制工艺技术在最佳条件下，镁溶出量与铁(I)去除量之间存在直接的线性关系。结果表明，活化白云石对铁(I)的去除率较高，对6小时活化白云石>600 mg/g，对较长活化时间产生的白云石>900 mg/g。

1. 白云石和石灰石配料除铁控制

1.1.白云石矿物群

白云石群是由不寻常的三角杆3对称矿物组成。这个基团的一般公式是AB(CO3)2，其中A可以是钙、钡和/或锶，B可以是铁、镁、锌和/或锰。白云石群的结构是从方解石群结构中提取出来的。方解石群结构由交替的碳酸盐层和金属离子层组成，白云石群矿物的结构是层状的，A金属离子占据一层，然后是碳酸盐层，其次是BME离子层，然后是另一碳酸盐(CO3)层等。这层看起来如下：A]CO3[B[CO3]A[CO3]BCO3]AL.这种不同或不等价物的有序分层导致方解石群结构中存在的两重旋转轴和镜面的丢失。钙和镁在大多数物质中的含量是相等的，但偶尔其中一种元素的存在可能会比另一种元素稍大一些。有时也会出现少量的奥菲农和锰。^[1]

1.2污水中重金属去除方法的研究现状

工业废水中重金属的去除方法多种多样。沉淀可能是所有从水溶中去除金属的方法中最常用的方法。这是相当简单的，是建立在这样的事实，即部分缩盐是不溶于水，电化学细胞也被用来沉淀金属从溶液中。通过引起两个电极之间的电位，就有可能将带正电荷的金属离子吸引到阴极上，使它们在阴极中产生沉淀。水处理的离子交换方法是在基体上与水中的金属离子交换。这种方法通常在列中使用，而且可以进行高水平的清理.生物过程很可能是处理被重金属污染的水的最新技术.微生物被培养和降低，通过多种机制之一降解溶解在水中的金属。生物方法代表了一个不断创新的领域，最后，反渗透是所有方法中最简单的。这种简单性使它成为一个非常引人注意的选择。^[2]

1.3白云石的热加工

在热处理或煅烧过程中，白云石的碳酸镁组分在800℃左右分解，白云石在800℃左右分解后，表面化学成分和矿物孔隙率发生变化。白云石的部分分解产物通常含有碳酸钙(方解石)和氧化镁，其表面面积和孔隙体积均有明显增加。^[3]

2.EXPERIM吸附剂特性

本研究中使用的白云石是从一个矿床中开采出来的.矿床中白云石的典型化学成分为44%MgCO 3和53%CaCO 3。白云石被磨碎，并在一系列试验筛子上进行筛分。这种分析的结果载于表1，平均粒径为106微米。原料白云石在A 850%C炉中烧焦6~18h.在高温下烧焦的白云石会产生一个多孔的钙镁氧化物结构。采用BET氮气吸附法对白云石和烧焦白云石样品进行了比表面积分析。用硫酸铁(试剂级)在去离子水中制备Fe(II)溶液，所有样品的最终浓度为2%的酸和光谱级硝酸，用于ICP-AES分析。

所选白云石的质量为0.850g，0.002GIN，1.7升溶液。搅拌电机设置为500 rpmm，每一天使用转速表前使用。采用双叶片式蒸馏器，烧杯安装了0.01m宽的挡板(反应器体积1.7l，内径0.13m，高度0.13m)。时间是在白云石加入到已经搅拌的金属溶液中的那一刻。样品的提取和过滤使用的是紫丁香和一个5um过滤器。定期提取水相样品，用ICP-AES法测定样品中的钙、镁、镁。所有样品均以10毫升的浓度配制成2%的硝酸浓度。通过动力学对pH值进行了监测。^[4]

3. 白云石和石灰石配料除铁控制工艺技术分析

本文采用一种简单的图解方法，用单电阻模型计算了外传质系数KR。在搅拌较好的间歇吸附器中，液体中的混合速度较快，因此整个容器中吸附物的浓度和颗粒的浓度m都是均匀的。因此，m，是由被测的吸附剂的质量和粒子自由的体积，如下面的方程式所示。白云石和白云石对氮气的吸附分析结果见表2。结果表明，由于白云石的部分煅烧过程，白云石的比表面积有明显的上升，其公式如下：

CaCO 3.MgCO；-MgO+CO+CaCO；[800 C]

炭化有效地形成了碳酸钙和氧化镁的多孔结构，其比表面积高达未经处理白云石的50倍。这些分析表明，焦化白云石具有作为吸附剂的吸附势，尽管与商业吸附剂相比，它的表面积相对较低。^[5]

铁(Ⅱ)吸附白云石的动力学研究结果，是一幅无量纲液体浓度随时间变化的图解。结果表明，在前60秒内，Fe(I)浓度迅速下降(达45%)，之后衰减曲线逐渐减小。数据还表明，不同白云石炭次对Fe(I)的去除有显着性差异。6小时烧焦白云石在的前60秒内表现出明显的去除量，其去除时间分别为12小时、18小时和24小时，初始去除量大致相等。用基于方程(10)的简单图解法计算了去除Fe(Ⅱ)的外传质系数KR。分析结果如表2所示，并说明了6小时焦炭数据与较高焦炭时间的差异。经过一段时间，铁(Ⅱ)去除时间为12小时和18小时，其次为24小时和6小时，去除数据与表面积数据大致相关。对第二线性区内扩散参数K2的计算表明，白云石的炭化时间对分子扩散影响不大。6小时烧焦白云石固相浓度相对较低的主要原因是复温速率较低，实际上，该样品的内扩散参数略高于较长的焦炭时间(12、18、24小时)。第三区的内部扩散参数K3比kz有更大的变化，在白云石中的扩散普遍较高，炭化时间较短。

结束语：综上所述，数据表明，Fe(I)去除量与溶液浓度之间存在直接关系，其关系近似为线性关系。此外，数据被用经验的伪外部传质和伪粒子内扩散模型进行了数学描述.结果表明，该工艺符合三级工艺，铁(I)去除率与外传质(t<1 min)和假颗粒内扩散(I90 min)密切相关。

参考文献：

[1]张青.白云石和石灰石配料除铁控制工艺技术[J].玻璃,2018,45(6):34-37. DOI:10.3969/j.issn.1003-1987.2018.06.009.

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[3]付博,李龙江,张覃, 等.白云石电子结构及油酸钠在白云石(104)面吸附作用的分子模拟研究[J].矿冶工程,2019,39(5):69-73. DOI:10.3969/j.issn.0253-6099.2019.05.019.

[4]曾理,姜小明.Gemini表面活性剂体系下钙质磷矿中白云石的可浮性研究[J].矿产综合利用,2020,(1):83-88. DOI:10.3969/j.issn.1000-6532.2020.01.017.

[5]梁欢,代典,何东升, 等.α-磺酸基棕榈酸捕收剂的合成及其对白云石和氟磷灰石的分选性能研究[J].矿产保护与利用,2020,40(2):23-29. DOI:10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2020.02.003.