KOH-KNO3二元亚熔盐分解铬污泥的实验研究[设计、开题、综述]
二次(盐析)结晶技术在铬酸钾清洁生产中的应用研究
二次(盐析)结晶技术在铬酸钾清洁生产中的应用研究
徐红彬;张懿;郑诗礼
【期刊名称】《化学工业与工程技术》
【年(卷),期】2003(24)2
【摘要】介绍了K2CrO4清洁生产中的二次(盐析)结晶工艺技术.根据0℃、30℃和60℃时K2O-CrO3-H2O体系的溶解度数据,拟合出了K2CrO4在KOH溶液中溶解度的解析式;并结合二次(盐析)结晶过程的物料平衡关系,推导出了各工艺参数的估算式.通过对工艺实验结果的分析与对比,验证了估算方法的可靠性以及二次(盐析)结晶工艺路线的可行性.表明二次(盐析)结晶技术在铬盐清洁生产中,具有良好的应用前景.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】徐红彬;张懿;郑诗礼
【作者单位】中国科学院过程工程研究所,北京,100080;中国科学院过程工程研究所,北京,100080;中国科学院过程工程研究所,北京,100080
【正文语种】中文
【中图分类】TQ136.1
【相关文献】
1.盐析结晶法分离铬酸钾 [J], 徐红彬;张懿;尤海侠
2.发酵床技术在猪场清洁生产中的应用研究 [J], 王秀;孟勇
3.发酵床技术在猪场清洁生产中的应用研究 [J], 王秀;孙富君
4.蜡油加氢处理技术在清洁汽油生产中的应用研究 [J], 吕宏瑞;郑震
5.卤水复分解法制备纯碱——盐析结晶、产品质量、盐析剂循环 [J], 程淑莲;刘晓红;李安;刘守信;王华
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KNO3-NaNO2二元熔盐体系的表面张力及粘度研究
KNO3-NaNO2二元熔盐体系的表面张力及粘度研究郭琦;李方义;葛顺鑫;贾秀杰;聂延艳【摘要】The surface tension and viscosity of mixed molten salt KNO3-NaNO2 were studied in the temperature range from 190-250 ℃.The method of curve fitting was used for analyzing the results.The study shows that the surface tension of mixed molten salt KNO3-NaNO2 was linearly correlative to the temperature.The viscosity was non-linearly correlative to the temperature.As the temperature rises,the surface tension and viscosity were both decreased.As the mass ratio of KNO3 rises,the surface tension was decreased while the viscosity was in-creased.%在190~250℃的温度范围内,研究了KNO3-NaNO2二元熔盐体系的表面张力及粘度变化情况,并进行了数据的曲线拟合。
研究表明,KNO3-NaNO2二元熔盐体系的表面张力与温度呈线性相关,粘度与温度呈非线性相关；随温度升高,表面张力及粘度均减小；随KNO3比例升高,表面张力减小,粘度增大。
【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2014(000)013【总页数】5页(P13036-13039,13044)【关键词】熔盐清洗;混比;表面张力;粘度【作者】郭琦;李方义;葛顺鑫;贾秀杰;聂延艳【作者单位】山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南 250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南 250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南 250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南 250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南250061【正文语种】中文【中图分类】TG1541 引言熔盐清洗是一种有效的工业清洗手段，将熔盐加热到一定温度达到熔融状态，可清洗牢固的积碳、氧化皮等表面污物，并且不会腐蚀被清洗物基体，适用于中小型重污染工件的清洗。
铬铁矿分解方法的研究
铬铁矿分解方法的研究唐启【摘要】By alkali melt method of decomposition of chromite, the ammonium ferrous sulfate titration was usedrnto determine the content of chromium trioxide. The effect of different flux on the determination results influencernwas compared. The results show that with sodium peroxide and sodium hydroxide (weight ratio 2:l)as the flux meltrndecomposing the chromite, the samples were decomposed completely, and the determination result is accurate andrnreliable.%采用碱熔法分解铬铁矿,并用硫酸亚铁铵滴定法测定三氧化二铬质量分数,对比了不同熔剂对测定结果的影响.结果表明,以质量比为2∶1的过氧化钠和氢氧化钠作为熔剂熔融分解铬铁矿,样品分解完全,测定结果准确可靠.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2012(030)010【总页数】3页(P1435-1437)【关键词】铬铁矿;碱熔;分解;三氧化二铬【作者】唐启【作者单位】河南省有色金属地质矿产局第四地质大队,郑州450000;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州450002;河南省木质素工程技术研究中心,郑州450002【正文语种】中文【中图分类】O655铬工业是无机盐工业的一个重要分支，涉及国民经济10%以上的产品[1-2]，铬产品广泛应用于冶金、材料、电镀、制革、印染、燃料、木材防腐等领域，在国民经济中的重要作用不可替代[3].含铬的主要矿物为铬尖晶石类矿物，其化学通式为（Mg，Fe）（Cr，Al，Fe）2O4，此类矿物总称为铬铁矿，生成于超基性岩的纯橄榄岩和蛇纹岩中，其中有工业利用价值的有：镁铬铁矿［（Mg，Fe）Cr2O4］、铝铬铁矿［（Fe，Mg）（Cr，Al）2O4］、硬铬尖晶石［（Mg，Fe）（Cr，Al）2O4］、铬铁矿（FeCr2O4）.这类矿物中 Cr2O3、FeO、MgO、Al2O3、Fe2O3的质量分数分别为4%～60%，0%～18%，6%～16%，0%～33%，2%～30%. 此外，作为类质同晶型的杂质有时存在的有 TiO2、MgO、ZnO、V2O5、CaO、NiO、CoO 及少量的铂族元素如 Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir等贵金属[4].铬铁矿是最难分解的矿物之一，为使铬矿石顺利分解，需将矿样粉碎至通过200目筛[4-5].分解铬铁矿主要有碱熔和酸溶两种方法，其中以碱熔较好.碱熔主要分解方法有：碳酸钠熔融、焦硫酸钾熔融、氢氧化钠熔融、过氧化钠熔融及过氧化钠＋氢氧化钠熔融等[4-6].本文采用以上几种碱熔分解方法，分别对铬铁矿标准样品进行分解实验，并用硫酸亚铁铵滴定法测定三氧化二铬质量分数，分析了不同熔融分解方法对测定结果的影响.1．1 试剂硫酸（H2SO4，ρ＝1．84 g/m L）、磷酸（H3PO4，ρ＝1．70 g/m L）、硫酸亚铁铵［（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O］、二苯胺磺酸钠（C12H10NNaO3S）、硝酸银（AgNO3）、过硫酸铵［（NH4）2S2O8］、硫酸锰（MnSO4）、氯化钠（NaCl）均为分析纯；重铬酸钾（K2Cr2O7，基准）；酚酞指示剂.重铬酸钾标准溶液c（1/6K2Cr2O7）＝0．10 mol/L：准确称取预先在150℃烘干2 h的基准重铬酸钾4．902 8 g，溶于水中，移入1000 m L容量瓶，稀释至标线，摇匀.二苯磺酸钠指示剂：0．3%的水溶液，配制时滴加1~2滴20%的硫酸.硫酸－磷酸混合酸：取3份密度为1．84的浓硫酸与2份密度为1．70的磷酸（体积比）混合均匀.硫酸亚铁铵标准溶液 c［（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O］≈0．10 mol/L：称取39．2 g 硫酸亚铁铵溶于水 5%的硫酸中，并以5%的硫酸稀释至1000 m L，摇匀.其浓度用重铬酸钾标准溶液标定.硫酸亚铁铵标准溶液的标定：准确吸取25．00 m L重铬酸钾标准溶液，于250 m L烧杯中，用水稀释至100 m L，加入10 m L硫酸－磷酸混合酸，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至淡黄色，加入2滴0．3%的二苯磺酸钠指示剂（接近终点时加入，不宜早加，否则被六价铬氧化，而使结果偏低），继续滴定至由紫色变绿色即为终点.计算硫酸亚铁铵标准溶液对三氧化二铬的滴定度T：式中：T为硫酸亚铁铵标准溶液对三氧化二铬的滴定度（g/m L）；V1为消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积（m L）；0．10为重铬酸钾标准溶液的物质的量浓度（mol/L）；25．00为重铬酸钾标准溶液的体积（m L）；151．99为三氧化二铬的摩尔质量（g/mol）.1．2 分解方法1．2．1 碳酸钠熔融称取0．100 0 g铬铁矿标准样品置于镍坩埚中，加入3 g 碳酸钠，搅匀，再覆盖一薄层，放入650℃高温炉中熔融30 min，取出冷却.冷却后将坩埚放入已盛有100 m L水的400 m L烧杯中，盖上表面皿，待剧烈反应停止后洗出坩埚，以酚酞为指示剂，用1＋1的硫酸中和并过量15 m L，加热使可溶物溶解，以快速定性滤纸过滤，洗涤滤纸3~5次.弃去滤纸，在滤液中加入3 m L磷酸，稀释至200 m L，加入1%的硝酸银5 m L，过硫酸铵2~3 g，置于电炉上加热煮沸5 min，加入2 m L 1%的硫酸锰溶液，待出现紫红色（即硫酸锰被氧化成高锰酸）则表明铬被完全氧化.加入20%的氯化钠5 m L，继续煮沸10~15 min，以完全去除溶液中残留的氯气，取下冷却，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至淡黄色，加入指示剂2滴，滴定至终点.1．2．2 焦硫酸钾熔融称取0．100 0 g铬铁矿标准样品置于镍坩埚中，加入3 g焦硫酸钾，搅匀，再覆盖一薄层，放入650℃高温炉中熔融30 min，取出冷却.后续处理同1．2．1.1．2．3 氢氧化钠熔融称取0．100 0 g铬铁矿标准样品置于镍坩埚中，加入3 g氢氧化钠，搅匀，再覆盖一薄层，放入650℃高温炉中熔融30 min，取出冷却.后续处理同1．2．1.1．2．4 过氧化钠熔融称取0．100 0 g铬铁矿标准样品置于镍坩埚中，加入3 g过氧化钠，搅匀，再覆盖一薄层，放入650℃高温炉中熔融10 min，取出冷却.后续处理同1．2．1.1．2．5 过氧化钠＋氢氧化钠熔融称取0．100 0 g铬铁矿标准样品置于镍坩埚中，加入3 g过氧化钠和氢氧化钠，搅匀，再覆盖一薄层，放入650℃高温炉中熔融15 min，取出冷却.后续处理同1．2．1.1．3 Cr 2O3质量分数的计算铬铁矿标准样品中Cr2O3质量分数式中：V为消耗硫酸亚铁铵标准溶液的体积（m L）；T为硫酸亚铁铵标准溶液对三氧化二铬的滴定度（g/m L）；G为试样的质量.2．1 铬铁矿分解方法的选择文献［4］介绍了碱熔或酸溶分解试样，通常情况下酸溶相比碱熔方便.对成分较为单一、铬含量较低的铬尖晶石，采用酸溶分解效果较好.但对于成分复杂的铬铁矿，采用酸溶分解则较难分解完全，用碱熔则效果较好[7].本文分别采用碳酸钠熔融、焦硫酸钾熔融、氢氧化钠熔融、过氧化钠熔融及过氧化钠＋氢氧化钠熔融五种碱熔分解方法，对铬铁矿标准样品进行分解实验，并用硫酸亚铁铵滴定法测定Cr2O3的质量分数.测定结果见表1，通过比较：采用碳酸钠熔融、焦硫酸钾熔融、氢氧化钠熔融分解铬铁矿标准样品时，所测结果偏低，样品分解不完全；采用过氧化钠熔融、过氧化钠＋氢氧化钠熔融分解铬铁矿标准样品时，测定结果准确，样品分解完全.由于过氧化钠熔融分解铬铁矿样品时，对坩埚的侵蚀性强，坩埚损耗大，故选用过氧化钠＋氢氧化钠熔融分解铬铁矿较为理想.2．2 过氧化钠＋氢氧化钠熔融分解铬铁矿的条件实验选用过氧化钠＋氢氧化钠熔融分解铬铁矿，对过氧化钠和氢氧化钠的用量做条件实验.分解后的铬铁矿样品，用硫酸亚铁铵滴定法测定Cr2O3的质量分数.由表2可见，当Na2O2和NaOH的质量比为2∶1时，所测结果接近标准值，表明样品分解完全，测定结果准确可靠.采用碱熔法分解铬铁矿，用碳酸钠、焦硫酸钾、氢氧化钠一次熔融均不能将试样完全分解.碱性熔剂中以过氧化钠效果较好，但对坩埚的侵蚀性强，应严格控制熔融温度和时间，以减少坩埚被侵蚀.以质量比为2∶1的过氧化钠和氢氧化钠作为熔剂熔融分解铬铁矿，样品分解完全，测定结果准确可靠，且对坩埚侵蚀较小.［1］张懿，李佐虎，王志宽，等．绿色化学与铬盐工业的新一代革命［J］．化学进展，1998，10（2）：172－178．［2］丁冀，纪柱．铬化合物生产与应用［M］．北京：化学工业出版社，2003．［3］张洋，孙峙，郑诗礼，等．KOH－KNO3二元亚熔盐分解铬铁矿的实验研究［J］．化工进展，2008，27（7）：1042－1047．［4］岩石矿物分析编写小组.岩石矿物分析［M］北京，地质出版社，1974，8：285．［5］杨林，黄宝贵，陈述．铬铁矿中亚铁的测定方法［J］．岩矿测试，2010，29（6）：715－718．［6］周海波，李玉茹，吴爱华，等．快速测定铬铁矿中铬的溶样方法研究［J］．中国无机分析化学，2011，1（4）：29－32．［7］梁云生，杨毅，毛文剑．硫酸亚铁铵滴定法快速测定铬铁矿中铬［J］．岩矿测试，2007，26（1）：73－74．。
KOH-KNO3二元亚熔盐分解铬污泥的实验研究[文献综述]
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毕业论文文献综述环境工程KOH-KNO3二元亚熔盐分解铬污泥的实验研究一、前言铬为重要战略性资源，铬盐工业为无机化工与冶金材料交叉的重点行业，铬盐系列产品作为化工．轻工．高级合金材料的重要基础原料，是我国重点发展的一类化工原料，广泛应用于高性能合金、电镀、皮革、颜料、印染、陶瓷、防腐、催化、医药等多种部门，涉及国民经济10％的商品品种[1-4]。
铬化工包括了化学化工过程的大部分单元操作，为技术密度较高的典型过程工业。
我国现行工艺主要为无钙焙烧法[5-16],不但金属铬转化率低，而且由于伴生组分不能分离利用，还要加入大配比惰性辅料，致使生产1吨重铬酸钠产品要产生2.5-3吨高毒性铬渣及烟尘、废液等含铬废物，给生态环境和人民健康带来极大的危害。
铬盐工业排放的毒性铬渣的处置仍然是世界性环保难题[17-19]。
随着可持续发展战略的提出，资源与环境问题成为社会发展的两大基本问题。
开发高效、合理、无污染的资源利用高新技术成为国内外技术发展的必然趋势。
对于被长期列为我国污染行业之首的铬盐工业，开发原料利用率高、能源消耗低、环境污染小的绿色生产新技术成为铬盐行业发展的当务之急。
自上世纪70年代起，各国研究人员无论从传统工艺改进还是从新生产工艺开发，均做了大量研究，如：“无钙焙烧法",熔盐液相氧化法、硫酸浸取法等。
然而由于这些技术至今仍存在无法克服的技术难点，使得其工业化及产业化放大难度较大。
目前，我们最主要的就是研究确定铬的熔出及铬酸钾合成的最佳实验条件，在不影响经济发展的同时又达到生态平衡的目的。
二、主体部分2.1碱矿比对铬转化率的影响铬污泥分解约需消耗等量的KOH，高碱矿比可使体系有较多的液相晕，使反应体系具有较低的黏度，强化了反应物和产物的扩散传质速度，能显著加快铬污泥的分解，因此较高的碱矿比将具有较快的转化速率和较高的转化率。
2.2盐矿比对铬转化率的影响盐矿比系指硝酸钾与铬污泥的质量比。
硝酸钾的加入有两方面的作用，一方面是可以强化氧的传质，有利于分解反应的进行；另一方面会稀释KOH的浓度，降低KOH的活度，不利于铬污泥的分解。
KOH亚熔盐体系中用CuO催化氧化浸出铬铁矿
KOH亚熔盐体系中用CuO催化氧化浸出铬铁矿刘龙杰;杜浩;张洋;郑诗礼;张懿【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》【年(卷),期】2017(027)004【摘要】通过添加CuO催化剂来提高铬铁矿在KOH亚熔盐介质中的浸出率.研究反应体系温度、碱矿质量比,铜矿质量比和气体流速对铬浸出的影响.结果表明:CuO 对提高铬铁矿在KOH亚熔盐介子的浸出率起着十分重要的作用.在反应温度为230℃、碱矿质量比为6:1、搅拌转速为700 r/min、气体流速为1 L/min、反应时间为6 h的条件下铬的转化率在添加CuO时为98%,而未添加CuO时,铬的转化率仅为60.8%.动力学计算结果表明,添加CuO后在反应温度高于230℃ 时,反应速度控制步骤为表面化学反应控制,反应活化能为15.79 kJ/mol;未添加CuO时,反应速度控制步骤为外扩散控制,反应活化能为38.01 kJ/mol.%CuO was used as a catalyst in the concentrated KOH solution to enhance the leaching of chromium from the chromite ore. The impacts of temperature, KOH-to-chromite ore mass ratio, CuO-to-chromite ore mass ratio, and gas flow rate on the chromium leaching rate were investigated. The results indicated that CuO played an important role in improving the chromium leaching rate. The leaching rate reached 98% after leaching for 6 h when CuO was applied, whereas it was only 60.8% without CuO under the same reaction conditions: temperature 230 ℃, KOH-to-ore mass ratio 6:1, stirring speed 700 r/min, gas flow rate 1 L/min. According to the kinetics study, the catalytic oxidation was controlled by surface chemical reactionand the activation energy was calculated to be 15.79 kJ/mol when the temperature was above 230 ℃. In contrast, without CuO, the rate-determining step was external diffusion and the apparent activation energy was 38.01 kJ/mol.【总页数】10页(P891-900)【作者】刘龙杰;杜浩;张洋;郑诗礼;张懿【作者单位】中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室,北京100190;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室,北京 100190;中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室,北京 100190;中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室,北京 100190【正文语种】中文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
亚熔盐低温浸取钾长石工艺过程
亚熔盐低温浸取钾长石工艺过程姜炜;罗孟杰;刘程琳;李平;于建国【摘要】采用KOH亚熔盐在常压低温条件下浸取河北灵寿县钾长石粗矿,回收K、Al、Si有价元素,研究浸取温度、碱矿质量比、搅拌速率以及反应时间对钾长石粗矿中K、Al、Si元素浸出率的影响.结果发现:在常压、230℃、碱矿质量比3:1、搅拌速率500 r/min和反应时间150 min时,KOH亚熔盐能够较好分解钾长石,K、Al、Si元素浸出率分别达到98.3％、96.9％和94.3％.在浸出动力学实验数据基础上,进一步采用未反应收缩核模型计算K、Al、Si的浸出活化能,结果表明表面化学反应为浸出过程的控制步骤.【期刊名称】《华东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(045)002【总页数】10页(P206-215)【关键词】钾长石;氢氧化钾;亚熔盐;低温浸取【作者】姜炜;罗孟杰;刘程琳;李平;于建国【作者单位】华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心,化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心,化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心,化学工程联合国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心,化学工程联合国家重点实验室,上海200237;华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心,化学工程联合国家重点实验室,上海 200237【正文语种】中文【中图分类】TQ443.5我国钾长石资源储量丰富，可开采量超过2×1010 t [1]，贵州、河北、新疆等地钾长石储量占已探明储量的90%[2]。
钾长石主要元素构成（质量分数）：K2O 16.9%，Al2O3 18.4%，SiO2 64.7%。
由于较高的K2O含量，钾长石可作为我国钾肥的后备战略资源。
据美国地质调查局（USGS）统计报告[3]，中国是世界钾肥市场最大消费者之一，对外依存度接近50%[4]。
KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛
KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛
仝启杰;齐涛;刘玉民;王丽娜;张懿
【期刊名称】《过程工程学报》
【年(卷),期】2007(7)1
【摘要】研究了以高钛渣为原料、采用KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛的新方法,探讨了反应温度、初始KOH浓度、反应时间和碱矿比等因素对钛酸钾晶须形貌的影响.实验结果表明,反应温度、反应时间和碱矿比对钛酸钾晶须的形貌影响较为显著,并得到长度约20～25μm、长径比约为15～20的钛酸钾晶须.钛酸钾在pH=10～12间水解并煅烧,制备了八钛酸钾晶须;在pH=1～3间水解并煅烧,制备了二氧化钛晶须.
【总页数】5页(P85-89)
【关键词】亚熔盐法;高钛渣;晶须;钛酸钾;二氧化钛
【作者】仝启杰;齐涛;刘玉民;王丽娜;张懿
【作者单位】中国科学院过程工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ134.11
【相关文献】
1.KCI熔盐法合成六钛酸钾晶须的研究 [J], 戴长浩;王玉娇;古亚军
2.从含钛电炉熔分渣制备纳米结构六钛酸钾晶须 [J], 于海洋;王艳飞;张乐号;刘静;刘璐璐;张梅;郭敏
3.熔盐法二氧化钛针状晶的制备及表征 [J], 于海洋;隋万美;翟会深;牟坤昌
4.一种生产钛酸钾系列晶须及二氧化钛晶须产品的合成制备方法 [J],
5.偏钛酸为钛源制备六钛酸钾晶须 [J], 李国昌;李思毛;黄英姿
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KOH亚熔盐法分解钛铁矿
力，从而加速了钛铁矿分解. 当初始 KOH 浓度大于 80% (ω)时，钛铁矿的分解率随初始 KOH 浓度增大变化不大； 此外，初始 KOH 浓度增大不仅会增加能耗，而且会增 大操作难度，因此初始 KOH 浓度选 80%(ω)为宜. 3.1.2 温度的影响
在碱/矿比为 7:1、搅拌转速为 700 r/min 及 KOH 浓 度为 80%(ω)、反应时间为 3 h 的条件下，考察反应温度 对钛铁矿分解率的影响，结果如图 4 所示. 从图可以看 出，当反应温度低于 260 ℃时，随反应温度升高，钛铁 矿的分解率大幅度提高；而反应温度升高至 280 ℃，钛 铁矿的分解率又稍微降低. 原因在于温度升高，化学反 应速率及反应物、反应产物的扩散速率也随之加快，加 速了钛铁矿的分解；但温度过高会造成体系内水分大量 蒸发，KOH 浓度变大，反应物料的粘度增加，从而降 低反应速度，钛铁矿的分解率也不再增加. 此外，从图 还可以看出，反应温度低于 200 ℃，钛铁矿的分解率不 足 70%，故反应温度的合适范围应在 200∼260 ℃.
rate of ilmenite
3.1.4 碱/矿比的影响 碱/矿比不仅影响原料消耗、KOH 在流程中的循环
量、蒸发能耗，而且影响钛铁矿的分解速率. 在搅拌速 度为 700 r/min、反应温度为 200℃、初始碱浓度为 80%(ω) 的条件下考察了碱/矿质量比对钛铁矿分解率的影响，实 验结果如图 6 所示.
2 实验
2.1 实验原理 钛铁矿在 KOH 亚熔盐介质中反应生成钛酸钾的过
程是一个典型的液−固两相非催化反应，反应温度为 180∼280 ℃，钛铁矿在 KOH 亚熔盐中分解生成钛酸钾， 产物的 XRD 图(图 1)及组分分析表明，所得的钛酸钾为 K4Ti3O8，则钛铁矿在 KOH 亚熔盐中的分解反应可表示 为
氟硅酸钾滴定法测定铬矿中二氧化硅
氟硅酸钾滴定法测定铬矿中二氧化硅戚淑芳;邴一宏;张杰;王隽【摘要】提出了采用KOH或KOH-KNO3低温亚熔盐法分解铬矿,用氟硅酸钾滴定法测定其中二氧化硅的方法.本方法消除了Al2O3及MgO的共沉淀干扰,同时避免了过氧化钠对坩埚材料的严重腐蚀,坩埚使用寿命比用过氧化钠高温熔融时提高了10倍以上.用自制的带塑料抽滤器的抽滤瓶抽滤沉淀物,速度快,残余酸易洗涤、中和,无漏滤现象.方法用于铬矿中二氧化硅的测定,相对标准偏差(RSD)小于1.3%,回收率为98%～101%.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2010(030)009【总页数】3页(P74-76)【关键词】铬矿;二氧化硅;低温亚熔;氟硅酸钾滴定法【作者】戚淑芳;邴一宏;张杰;王隽【作者单位】鞍钢股份公司技术中心,辽宁鞍山,114009;鞍钢股份公司技术中心,辽宁鞍山,114009;鞍钢股份公司技术中心,辽宁鞍山,114009;鞍钢股份公司技术中心,辽宁鞍山,114009【正文语种】中文【中图分类】O657.32铬矿在冶金上主要用来生产铬铁合金、金属铬及铬砖、镁铬砖等耐火材料。
铬矿中二氧化硅是常见组分,冶金生产中对其含量有严格的质量要求。
铬矿的化学成分分析方法目前还没有国家标准,只有冶金行业标准。
行业标准中二氧化硅的测定采用高氯酸脱水重量法[1],该法操作繁琐,分析周期较长。
氟硅酸钾滴定法测定硅是比较经典的快速分析方法,在冶金分析中已得到广泛应用[2-3],但目前还未见有应用于测定铬矿中硅的报道,因为测定铬矿时常需采用过氧化钠熔融,由于大量钠离子的引入使测定结果不稳定。
本文利用KOH或KOH-KNO3亚熔盐体系分解铬矿,成功解决了干扰问题,同时避免了过氧化钠对坩埚材料的严重腐蚀,大大延长了坩埚的使用寿命。
采用自制的带塑料抽滤器的抽滤瓶抽滤沉淀物,只需四分之一张滤纸,吸附残余酸量少,无漏滤现象,操作简便快速,结果准确可靠,已应用于日常分析检验。
熔盐分解富钛料制备二氧化钛新工艺中反应和杂质分离基础研究的开题报告
熔盐分解富钛料制备二氧化钛新工艺中反应和杂质分离基础研究的开题报告一、研究背景和意义二氧化钛广泛应用于光电催化、化妆品、电子材料等领域，是目前国际上研究热点之一。
传统的工业制备方法多采用硫酸法或氯化法，存在环境污染、生产成本高等问题。
熔盐分解法是一种无机物合成的新工艺，具有制备简单、产率高、反应速度快等优点。
因此，研究熔盐分解富钛料制备二氧化钛新工艺，可以为解决传统工业生产中存在的问题提供新思路，具有重要的研究意义和实际应用价值。
二、研究内容和技术路线1. 熔盐分解反应机理的研究。
通过实验确定熔盐反应中的温度、反应时间等参数，探讨熔盐分解富钛料制备二氧化钛的反应机理。
2. 熔盐分解产物中杂质的分离。
将反应产物进行分离，分析产物中杂质的种类和含量，并探讨分离杂质的可能方法。
3. 二氧化钛的表征与应用。
利用XRD、SEM、TEM等方法对产物进行表征，测试其光电催化性能、化妆品配方中的应用等。
技术路线：（1）收集并筛选富钛料。
（2）采用熔盐分解法制备二氧化钛。
（3）对产物进行表征和性能测试。
（4）分析产物中杂质的种类和含量，并探讨分离方法。
三、预期成果和创新点1. 确定熔盐分解法制备二氧化钛的反应机理，为工业化制备提供理论基础。
2. 分离产物中的杂质，提高产物的纯度和质量。
3. 对产物的光电催化性能进行测试，验证其在环境修复、光催化水解等应用。
4. 探讨二氧化钛在化妆品配方中应用的可行性。
5. 创新点：提出一种熔盐分解制备二氧化钛的新方法，为传统工业制备提供了一种新途径，对行业的发展具有重要的实用价值。
四、研究进度安排1. 第1-2个月：收集并筛选富钛料，研究熔盐分解制备方法。
2. 第3-4个月：进行熔盐反应实验，探讨反应机理。
3. 第5-6个月：采用SEM、TEM、XRD等方法对反应产物进行表征。
4. 第7-8个月：测试产物的光电催化性能和化妆品配方中的应用。
5. 第9-10个月：分析产物中的杂质种类和含量，探讨分离方法。
二氧化硅常见测定方法的探讨
二氧化硅常见测定方法的探讨侯双霞1 侯宏涛2（1.河南省机械设计研究院有限公司，河南郑州 450002；2.河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作 454003）【摘要】主要介绍了目前二氧化硅的常见测定方法，例如重量法、氟硅酸钾容量法、X射线荧光光谱法等，并对各个方法进行了论述，这将对实际的分析工作有一些指导作用。
关键词二氧化硅（SiO2）；传统化学法；X射线荧光光谱法；电感耦合等离子体发射光谱法；其他方法作者简介：侯双霞（1985—），女，河南周口人，硕士，助理工程师，从事电化学材料的制备、检测、建筑材料成分的分析及烧结砖、瓦的工艺研究。
0 引言二氧化硅广泛存在于自然界中，它是矿石、硅酸盐、水泥等的主要成分，因此SiO2的成分分析非常重要，根据资料显示，目前测定SiO2含量的方法很多，主要有经典化学法、Ｘ射线荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等等。
1 测量方法1.1 重量法依据文献报导，测SiO2含量的重量法不少，有动物胶凝聚重量法、聚环氧乙烯凝聚重量法、C T A B ( 季胺盐) 凝聚重量法、盐酸脱水重量、高氯酸脱水重量法、以长碳链季铵盐十六烷基三甲基溴化铵(简称CTMAB)为沉淀剂的重量法、HF-HNO3-HClO3 处理试样的新SiO2重量法等等。
动物胶凝聚重量法：此法是在SiO2的测定中通常使用的方法，将试样用碱熔融，加沸水浸取、酸化、蒸干，在盐酸介质中使用动物胶把硅酸凝聚，沉淀、过滤后灼烧至恒重；以CTMAB为沉淀剂的重量法：CTMAB在溶液中带正电荷，因此可直接将硅酸沉淀，得到疏松且易洗涤的沉淀，这种方法在分析时间上比动物胶重量法缩短三分之二以上，此方法在滑石中SiO2的测量误差在1%以内；以HF-HNO3-HClO3 处理试样的新SiO2重量法：利用HF-HNO3-HClO3处理试样，解决了经典方法中采用HF-H2SO4 处理试样，在800 ℃灼烧时不能将其金属元素全部转变为氧化物的难题，从而得到令人满意的结果。
钾系亚熔盐法处理钛资源的应用基础研究的开题报告
钾系亚熔盐法处理钛资源的应用基础研究的开题报告一、选题背景钛资源是一种重要的工业原材料，广泛应用于航空、汽车、船舶、医疗、建筑、石化等众多领域。
目前，全球钛矿资源主要集中在澳大利亚、南非、加拿大、挪威等国家，其开采成本居高不下，同时钛资源的加工过程也比较复杂，使得钛资源的开发和利用面临着一定的难度和压力。
钾系亚熔盐法作为一种新型的钛资源加工技术，近年来备受学术界和产业界的关注。
该技术具有高效、环保、资源利用率高等优点，能够加快钛资源的提取和加工速度，提高钛资源的利用效率和降低生产成本。
但是，钾系亚熔盐法的研究仍处于起步阶段，其在钛资源方面的应用还需要进一步的探索和研究。
二、选题意义钛资源是一种重要的战略资源，其开采和利用对国家的经济和社会发展具有重要的意义。
采用传统的钛资源加工工艺制备的钛材料成本较高，同时对环境和生态造成一定的压力，限制了钛资源的进一步开发和利用。
钾系亚熔盐法作为一种新型的钛资源加工技术，可以提高钛资源的提取、加工速度，降低生产成本，同时对环境友好。
本研究旨在开展钾系亚熔盐法处理钛资源的应用基础研究，寻找其优化工艺，为钛资源的开发和利用提供新的技术方案。
三、研究内容和研究方法1.研究内容钾系亚熔盐法处理钛资源的基础研究，包括：(1) 钛矿石经钾系亚熔盐法处理的反应机理及过程分析；(2) 钾系亚熔盐法处理钛矿石的影响因素及其优化工艺；(3) 钾系亚熔盐法提取钛金属的工艺流程设计及其机理分析。
2.研究方法综合运用物理化学、材料科学、化工工艺等交叉学科的基础知识和实验技术进行研究。
具体包括：(1) 钛矿石经钾系亚熔盐法处理的反应动力学实验研究及其机理分析；(2) 钾系亚熔盐法处理钛矿石的实验研究，探究其工艺条件的优化和效果评价；(3) 钾系亚熔盐法提取钛金属的批量反应实验研究及其工艺流程设计。
四、预期成果和研究进展1.预期成果(1) 掌握钾系亚熔盐法处理钛资源的基本原理及其优化工艺；(2) 探究钾系亚熔盐法提取钛金属的工艺流程，设计高效、环保的钛资源加工技术；(3) 发表1-2篇学术论文，为钛资源的开发和利用提供技术支持。
KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛_仝启杰[1]
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2007年 2 月 The Chinese Journal of Process Engineering Feb. 2007收稿日期：2006−04−29，修回日期：2006−06−12基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：50574084)作者简介：仝启杰(1981−)，男，内蒙古乌兰察布盟丰镇市人，硕士研究生，化学工艺专业；齐涛，通讯联系人，E-mail: tqgreen@.KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛仝启杰1,2， 齐 涛1， 刘玉民1,2， 王丽娜1， 张 懿1(1. 中国科学院过程工程研究所，北京 100080；2. 中国科学院研究生院，北京 100049)摘 要：研究了以高钛渣为原料、采用KOH 亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛的新方法，探讨了反应温度、初始KOH 浓度、反应时间和碱矿比等因素对钛酸钾晶须形貌的影响. 实验结果表明，反应温度、反应时间和碱矿比对钛酸钾晶须的形貌影响较为显著，并得到长度约20∼25 μm 、长径比约为15∼20的钛酸钾晶须. 钛酸钾在pH =10∼12间水解并煅烧，制备了八钛酸钾晶须；在pH =1∼3间水解并煅烧，制备了二氧化钛晶须. 关键词：亚熔盐法；高钛渣；晶须；钛酸钾；二氧化钛中图分类号：TQ134.1+1 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2007)01−0085−051 前 言我国的钛资源极其丰富，约占世界总储量的48%，居世界首位. 攀西地区的钒钛铁矿占全国钛资源的90.5%，但由于品位较低、钙镁含量高、较难选矿等，钛利用率仅为4.9%[1]，大量未被利用的尾矿和高炉渣等排放到环境中，已经对长江上游的金沙江流域造成严重的环境污染. 传统的硫酸法钛白生产工艺流程长、工艺复杂，每生产1 t 钛白，副产3~4 t 硫酸亚铁，排放20%左右的废硫酸7~11 t 及废渣0.2~0.3 t ，环境污染极其严重，成为我国钛白行业发展的瓶颈，企业不堪末端治理的重负. 沸腾氯化法钛白生产工艺流程短、产能大、三废量少、产品档次高，其最大的问题是对原料要求苛刻，原料来源困难，钛精矿中钙镁总含量必须控制在0.5%以内[1,2].中国科学院过程工程研究所首次提出亚熔盐法钛清洁冶金新工艺，完全不同于硫酸法和氯化法，可以在低温下高效高选择性转化钛铁矿中的钛为钛酸盐，而惰性铁、镁、钙等有价元素不与亚熔盐体系反应而形成渣相，实现钛酸盐与弱磁性铁渣的高选择性分离，铁渣可进一步资源化. 在前期研究的基础上，本工作首次以高钛渣为原料，采用KOH 亚熔盐法制备三钛酸钾中间体，经水解制备高附加值八钛酸钾晶须，或水解制备二氧化钛，开拓了二氧化钛和钛酸钾晶须制备的新途径.钛酸钾晶须具有高强度、耐热、耐酸碱性优良以及红外线反射率高等特性，可广泛用作绝缘材料、绝热材料、摩擦材料、补强材料和离子交换材料等[3−8]. 主要合成方法有水热法、融剂法、烧结法、KDC (Kneading − Drying −Calcination)法、熔融法和压片法等[9−11]. 但上述方法基本是以TiO 2为原料，与K 2CO 3或KOH 反应制备钛酸钾晶须，生产成本高，不利于工业化生产. 亚熔盐钛清洁工艺[12,13]具有工艺简单、流程短、钾再生循环、经济性好等优点，具有广阔的应用前景.2 实 验2.1 实验原理高钛渣的组分主要为TiO 2，在KOH 亚熔盐中发生的主要反应为n TiO 2+2KOH →K 2O ⋅n TiO 2+H 2O.反应条件为常压，反应完成后得到的固相组成为未反应的KOH 与反应得到的钛酸钾的混合物，用乙醇对反应产物进行洗涤除去KOH 后，得到结晶良好的钛酸钾晶须.2.2 原料与仪器实验中所用KOH 为分析纯试剂，所用高钛渣的化学成分如表1所示.表1 高钛渣的化学成分Table 1 Chemical composition of titaniferous slagElement Ti Fe Cr Mg Mn Al Ca Si Content (%, ω)54.75 1.770.08 0.35 0.93 0.970.580.76反应器为自制设备，由不锈钢制成，通过KWT 型可控硅温度控制器控温，用镍铬−镍硅热电耦测温，温控精度为±2℃，反应器上装有回流冷凝管；搅拌转速由D-8401-WZ 型数显控速搅拌机控制，实验装置见图1. 2.3 实验步骤称取一定量的分析纯固体氢氧化钾放入反应釜中，加去离子水至设定浓度，开通回流冷凝管中的冷却水，图1 反应装置图Fig.1 Experimental apparatus然后将反应釜升温至设定温度，开通搅拌，使体系恒温5 min. 按一定的碱矿比(KOH 与高钛渣的质量比)向反应釜中加入高钛渣，反应一定时间后停止加热，将反应体系逐渐降温至冷凝，取冷凝后的反应产物用乙醇进行多次洗涤、过滤，除去KOH ，对所得钛酸钾晶须进行干燥和分析.称取一定量洗涤后的固体产物，放入锥形瓶中，以固液比1 g:100 mL 加入不同pH 值的HCl 或KOH 水溶液中，保持溶液的pH 值并在恒温水浴震荡器中放置24 h ，然后过滤，用相同pH 值的溶液洗涤之后进行干燥、煅烧，再对所得煅烧产物进行分析.本实验使用X ′Pert PRO MPD 型X 射线衍射仪分别对不同条件制备得到的样品进行分析，分析电压40 kV ，电流30 mA ，扫描范围5o∼70o. 用日本JEOL-JSM-6700 F 场发射扫描电镜观察钛酸钾晶须的形貌，用ICP −OES 原子发射光谱仪对产物的元素组成进行分析.3 结果与讨论3.1 产物的物相鉴定及组成分析对不同反应条件下所得钛酸钾产品用乙醇洗涤、过滤、干燥后进行XRD 分析，结果见图2. 可以看出，在反应温度220∼280℃时，所得的钛酸钾产物均为结晶良好的K 4Ti 3O 8，未发现其他钛酸钾结晶相的峰，即在此反应温度范围内，高钛渣与KOH 亚熔盐反应的产物为钛酸钾K 4Ti 3O 8.图2 不同反应温度下所得产物的XRD 图谱Fig.2 XRD patterns of the products obtained underdifferent temperatures对反应温度240℃、初始碱浓度75%、反应时间4 h 、碱矿比为8:1时所得到的钛酸钾产品用乙醇洗涤、过滤、干燥后进行化学组成分析，结果如表2所示. 可知，所得的钛酸钾K 4Ti 3O 8(以Ti 计)的含量为91.41%，其他温度下所得的钛酸钾晶须K 4Ti 3O 8的含量也在90%以上.表2 产物的元素组成Table 2 Chemical composition of the product (%, ω)Ti K Fe Cr Mg Mn Al Ca Si 30.5833.51 1.320.230.30 0.97 1.090.460.703.2 产物晶须形貌的考察 3.2.1 反应温度对晶须形貌的影响图3分别为不同反应温度下，初始KOH 浓度80%、反应时间4 h 、碱矿比8:1时所得钛酸钾晶须的形貌. 由图可以看出，在不同反应温度下得到的钛酸钾均为晶须形态，但反应温度高于240℃时得到的钛酸钾晶须结块比较严重，生长不均匀[图3(a), 3(b)]，并且较短. 而在反应温度低于240℃时[图3(d)]所得到的晶须几乎没有结块，但晶须生长不均匀，生长情况较差. 这是因为在高温时KOH 与高钛渣很容易反应，反应相对剧烈，很快达到平衡，因而得到的晶须结晶效果较差、结块较严(a) 280℃ (b) 260℃ (c) 240℃ (d) 220℃图3 不同反应温度下钛酸钾晶须的SEM 图Fig.3 SEM photographs of the potassium titanate whiskers prepared under different reaction temperatures1. AC adjustable voltage speed controller2. Agitator3. Reflux condenser4. Sampling point5. Chief batch6. Heating mantle7. Thermocouple8. Temperature controller7865432110203040506070●□□□□□□□□□□□□□□□□□□●●Unknown280℃260℃240℃I n t e n s i t y (a .u .)2θ (o)K 4Ti 3O 8220℃(a)(b)(c)(d)第1期 仝启杰等：KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛 87重. 而当反应温度低于240℃时，KOH与高钛渣的反应不完全，晶须生长情况开始变差. 综合考虑，由高钛渣KOH亚熔盐法反应制备钛酸钾晶须的最佳反应温度为240℃，在此温度下得到的晶须长度约为20∼25 μm，长径比约为15∼20.3.2.2 初始KOH浓度对晶须形貌的影响图4分别为不同KOH浓度下，反应温度240℃、反应时间4 h、碱矿比8:1时所得到钛酸钾晶须的SEM 图. 由图可知，在不同初始KOH浓度下得到的钛酸钾晶须形貌差别不大，分散都比较均匀，长度基本都在20 μm左右. 因此，可以认为初始KOH浓度对晶须形态的影响不大. 但实验结果表明，初始KOH浓度对高钛渣中钛的转化率有一定的影响，钛的转化率随初始KOH 浓度的增加而有所增加. 所以，实验采用的初始KOH 浓度为80%.(a) Initial KOH 80% (ω) (b) Initial KOH 75% (ω)图4 不同初始KOH浓度下所得钛酸钾晶须的SEM图Fig.4 SEM photographs of the potassium titanate whiskers prepared under different initial KOH concentrations(a) Reaction time 1 h (b) Reaction time 2 h (c) Reaction time 4 h图5 不同反应时间下所得钛酸钾晶须的SEM图Fig.5 SEM photographs of the potassium titanate whiskers prepared under different reaction times3.2.3 反应时间对晶须形貌的影响图5为不同反应时间下，反应温度240℃、初始KOH浓度80%、碱矿比8:1时所得钛酸钾晶须的SEM 图. 可以看出，当反应时间为1∼2 h时[图5(a), 5(b)]，所得钛酸钾晶须不均匀，而反应时间为4 h时[图5 (c)]，能得到较均匀的钛酸钾晶须. 原因可能是反应时间较短时，钛酸钾晶须的生长不完全，造成晶须的形貌不均匀，随反应时间延长，钛酸钾晶须的形貌趋于均匀，因此，适宜的反应时间为4 h.3.2.4 碱矿比对晶须形貌的影响图6为不同碱矿比下，反应温度240℃、初始KOH 浓度80%、反应时间4 h时所得钛酸钾晶须的SEM图. 可以看出，碱矿比为4:1和6:1时[图6(a), 6(b)]，可以得到一些生长良好的晶须，但是还有部分晶须生长状况很差，而当碱矿比为8:1时[图6(c)]，所得晶须生长均匀，生长情况良好. 所以，碱矿比升高，钛酸钾晶须形态趋于均匀，而碱矿比较低时会出现某些晶须生长良好，而有很多呈现未结晶状态. 这是由于反应生成的钛酸钾为不溶固体，当碱矿比较低时，钛酸钾与反应溶剂水的比例增加，从而导致反应体系呈现固化；而碱矿比较高时，钛酸钾固体在液相反应介质中能够较充分结晶，从而得到形态较好的钛酸钾晶须.3.3 钛酸钾水解性质钛酸钾在水解过程中可能发生的反应为(a)(b)(c)(a)(b)88 过 程 工 程 学 报 第7卷(a) Alkali-to-slag 4:1 (b) Alkali-to-slag 6:1 (c) Alkali-to-slag 8:1图6 不同碱矿比下得到的钛酸钾晶须的SEM 图Fig.6 SEM photographs of the potassium titanate whiskers prepared under different alkali-to-slag mass ratios图7 碱性水解产物不同温度下煅烧后的XRD 图Fig.7 XRD patterns of the products obtained in alkaline solution and calcined under different temperaturesK 4O 2⋅3TiO 2+(4−2n )H +→K 2n O n ⋅3TiO 2⋅H 4−2n O 2−n +(4−2n )K +.水解产物在煅烧时可能发生的反应为K 2n O n ⋅3TiO 2⋅H 4−2n O 2−n →K 2n O n ⋅3TiO 2+(2−n )H 2O. 3.3.1 钛酸钾碱性水解钛酸钾在不同pH 值条件下水解并经高温煅烧后所得产物的XRD 图谱见图7. 图7(a)为钛酸钾在不同pH 值下水解24 h 后，经650℃煅烧所得产物的XRD 图.可以看出，当水解溶液pH 值分别为10.15, 11.02, 11.49和12.35，煅烧温度为650℃时所得到产物的XRD 图区别不大，与标准图谱比较发现，产物均为八钛酸钾(KTi 8O 16.5). 对该产物进行元素含量分析，结果表明钾、钛含量及钾/钛比与八钛酸钾理论值一致，进一步证明了所制产物为纯度较高的八钛酸钾.图7(b)为钛酸钾在pH 11.49时水解24 h 后，经1100 ℃煅烧所得产物的XRD 图. 可以看出，当煅烧温度为1100℃时，除了原有的八钛酸钾的峰外，还出现了很强的金红石型TiO 2的衍射峰. 在该温度下可能发生的反应如下：KTi 8O 16.5→8TiO 2+0.5K 2O ↑. 对该产物进行元素含量分析，结果表明产物中钾含量仅为0.40%左右，这是由于反应过程中K 2O 的挥发所致. 3.3.2 钛酸钾酸性水解图8为钛酸钾在不同pH 值下水解24 h 后，经650 ℃煅烧所得产物的XRD 图. 可以看出，实验所得的三钛酸钾在pH 值分别为1.05, 2.12, 2.57和3.09的酸性溶液中水解，并在650℃煅烧后所得产物的XRD 图相同，与标准图谱比较表明，所得产物均为锐钛矿型TiO 2.图8 酸性水解产物在650℃煅烧后的XRD 图Fig.8 XRD patterns of the products obtained in acidsolution and calcined at 650℃Δ Δ 102030405060708090(a) Calcined at 650℃pH=10.15pH=11.02pH=11.49pH=12.35I n t e n s i t y (a .u .)2θ (o)102030405060708090500100015002000250030003500△△△△□□□□□□□□□□□□(b) Calcined at 1100℃ pH=11.49KTi 8O 16.5TiO 2I n t e n s i t y (a .u .)2θ (o)10203040506070pH=3.09pH=2.57pH=2.12pH=1.05I n t e n s i t y (a .u .)2θ (o)(a)(b)(c)第1期 仝启杰等：KOH亚熔盐法制备钛酸钾晶须和二氧化钛 89图9为三钛酸钾在pH为1.05的酸性溶液中水解并煅烧后所得TiO2的SEM图. 由图可知，所得TiO2产物仍为晶须，晶须的平均长度变短，均匀程度变差.图9 酸性水解产物经650℃煅烧后的SEM图Fig.9 SEM photograph of the products obtained inacid solution and calcined at 650℃4 结 论(1) KOH亚熔盐与高钛渣反应制备钛酸钾晶须过程中，反应温度在220∼280℃范围内，所得产物均为K4Ti3O8，反应温度、反应时间和碱矿比均对钛酸钾晶须的形态有影响.(2) 当反应温度为240℃、反应时间为4 h、碱矿比为8:1时，可得到结晶良好的钛酸钾晶须，长度约为20∼25 μm，长径比约为15∼20.(3) 钛酸钾在pH值为10.15∼12.35下水解，其产物经650℃煅烧后得到八钛酸钾(KTi8O16.5)，在1100℃煅烧后主要得到金红石型TiO2.(4) 钛酸钾在pH值为1.05∼3.09下水解，其产物在650℃煅烧后得到锐钛矿型TiO2.参考文献：[1] 李静海，胡英，袁权，等. 展望21世纪的化学工程 [M]. 北京：化学工业出版社，2004. 352−340.[2] 唐振宁. 钛白粉的生产与环境治理 [M]. 北京：化学工业出版社，2000. 211−216.[3] 戚玉敏，崔春翔，申玉田，等. 反应合成六钛酸钾晶须的研究 [J].硅酸盐学报，2004, 32(6): 743−746.[4] 许赤兵，祝梦林. 新型多功能无机材料⎯钛酸钾纤维 [J]. 石家庄化工, 1995, (2): 16−18.[5] Masaki N, Uchida S, Yamane H, et al. Characterization of a NewPotassium Titanate, KTiO2(OH) Synthesized via Hydrothermal Method [J]. Chem. Mater., 2002, 14: 419−424.[6] Zaremba T, Hadrys A. Synthesis of K2Ti4O9 Whiskers [J]. J. Mater.Sci., 2004, 39: 4561−4568.[7] Wang B L, Chen Q, Hu J, et al. Synthesis and Characterization ofLarge Scale Potassium Titanate Nanowires with Good Li-intercalation Performance [J]. Chem. Phys. Lett., 2005, 406: 95−100.[8] Liu Y M, Qi T, Zhang Y. A Novel Way to Synthesize PotassiumTitanates [J]. Mater. Lett., 2006, 60: 203−205.[9] 陈新，吕通建，关宏宇，等. 新型塑料增强材料⎯钛酸钾晶须 [J].合成树脂及塑料, 1998, 15(2): 67−69.[10] 黄继芬. 无机增强纤维—I. 钛酸钾纤维 [J]. 盐湖研究, 1994,2(3): 69−75.[11] Bao N Z, Feng X, Lu X H, et al. Study on the Formation and Growthof Potassium Titanate Whiskers [J]. J. Mater. Sci., 2002, 37: 3035–3043.[12] 张懿，范秀英，张微，等. 环保产业与高新技术 [M]. 北京：中国科学技术出版社, 2001. 134−135.[13] Zhang Y, Li Z H, Qi T, et al. Green Chemistry of Chromate CleanerProduction [J]. Chin. J. Chem., 1999, 17(3): 258−266.Preparation of Potassium Titanate Whiskers and Titanium Dioxide from Titaniferous Slag Using KOH Sub-molten Salt MethodTONG Qi-jie1,2, QI Tao1, LIU Yu-min1,2, WANG Li-na1, ZHANG Yi1(1. Institute of Processing Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China;2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)Abstract: KOH sub-molten salt method was studied for preparing potassium titanate whiskers and titanium dioxide by using titaniferousslag as the raw material. The effects of reaction temperature, reaction time, initial KOH concentration and mass ratio of alkali-to-slag onthe morphology of the products were investigated. The results show that the reaction temperature, the reaction time and the mass ratio ofalkali-to-slag have influences on the morphology of the whiskers. The whiskers obtained have 20∼25 μm in length, and 15∼20 inlength−diameter ratio. Potassium titanate (KTi8O16.5) whiskers can be obtained by calcining the hydrolytic products of potassium titanate(K4Ti3O8), while the pH value of the solution is 10∼12. And TiO2 whiskers can be obtained by calcining the hydrolytic products of potassium titanate (K4Ti3O8), while the pH value of the solution is 1∼3.Key words: sub-molten salt method; titaniferous slag; whisker; potassium titanate; titanium dioxide10 μm。
NaOH亚熔盐液相氧化分解铬铁矿的动力学研究
NaOH亚熔盐液相氧化分解铬铁矿的动力学研究赵明辉;张美羲;张莉梅;董立春;郑小刚【期刊名称】《化学工程》【年(卷),期】2016(044)012【摘要】研究了NaOH亚熔盐体系液相氧化分解铬铁矿的工艺及宏观动力学,并考察了NaOH质量浓度、矿粉粒径、矿碱质量比、氧气压力、反应时间和反应温度对铬浸出率的影响.结果表明:NaOH亚熔盐氧化浸出铬的最佳反应条件为铬铁矿粒径38-48μm、矿碱质量比1∶7、温度245℃、NaOH质量分数65％、氧气压力0.8 MPa、反应时间480 min,得到铬浸出率＞99％.研究发现,NaOH液相氧化分解铬铁矿过程符合缩核模型,该过程在0-480 min内主要受界面化学反应控制,其宏观反应动力学的表观活化能Ea=38.26 kJ/mol,指前因子A=11.813 min-1,反应残渣主要成分为Fe2O3和Mg(OH)2.【总页数】7页(P54-59,65)【作者】赵明辉;张美羲;张莉梅;董立春;郑小刚【作者单位】重庆大学化学化工学院,重庆400044;重庆大学化学化工学院,重庆400044;重庆大学化学化工学院,重庆400044;重庆大学化学化工学院,重庆400044;内江师范学院化学化工学院,四川内江641100【正文语种】中文【中图分类】TQ13【相关文献】1.KOH亚熔盐体系中用CuO催化氧化浸出铬铁矿 [J], 刘龙杰;杜浩;张洋;郑诗礼;张懿2.红土镍矿中MgSiO3在NaOH亚熔盐体系中的浸出反应机理 [J], 赵昌明;翟玉春;王国承;艾新港3.铬铁矿熔盐液相氧化新反应系统的热力学分析 [J], 郑诗礼;张懿4.氢氧化钠亚熔盐体系分解铬铁矿的工艺研究 [J], 江春立;宋红军;韩彪;赵伟;董立春;黄世友;文丰玉5.KOH亚熔盐体系中用CuO催化氧化浸出铬铁矿 [J], 刘龙杰;杜浩;张洋;郑诗礼;张懿;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
铬酸钾低温氢还原制备氧化铬的清洁工艺基础研究与优化的开题报告
铬酸钾低温氢还原制备氧化铬的清洁工艺基础研究与优化
的开题报告
一、研究背景及意义
氧化铬是一种重要的功能陶瓷材料，在电子、光电子、信息科学、医学等领域有广泛的应用。
传统的氧化铬制备方法通常采用高温热处理、溶液化学法等，但这些方
法存在着能耗高、环境污染等问题。
低温氢还原制备氧化铬是一种清洁、环保的新工艺，近年来受到了广泛的研究。
铬酸钾是制备氧化铬的重要原料。
但是铬酸钾的制备和使用也存在着一定的环境问题。
对铬酸钾低温氢还原制备氧化铬的清洁工艺进行基础研究与优化，可以减少原
料的消耗，降低能耗，减少废弃物的排放，达到清洁生产的目的，具有重要的理论和
应用价值。
二、研究内容和方法
1.原料的制备与分析。
实验将选用优质的氧化铬和铬酸钾为原料，通过化学方法制备铬酸钾，并对原料进行分析。
2.探究铬酸钾低温氢还原制备氧化铬的反应条件。
利用响应面优化设计实验，考虑氢气流量、反应温度和反应时间等因素对反应的影响，确定最佳反应条件。
3.研究反应过程中的化学响应机制。
通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）等手段对反应过程进行分析，探究化学反应机理。
4.结合实验结果分析经济效益。
通过成本分析和环境评价等方面进行经济效益分析。
三、研究进展与展望
目前，铬酸钾低温氢还原制备氧化铬的清洁工艺的研究还比较有限。
本研究将探究铬酸钾低温氢还原制备氧化铬的最佳反应条件及化学反应机理，优化工艺条件，以
期达到清洁生产的目的，减少环境污染，降低成本，提高经济效益。
本研究成果的应
用前景广阔，有望推动氧化铬的清洁制备技术的发展。
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BI YE SHE JI（二零届）KOH-KNO3二元亚熔盐分解铬污泥的实验研究所在学院专业班级环境工程学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要采用添加硝酸钾的方法以强化铬污泥的KOH亚熔盐氧化分解过程。
实验考察了碱泥比、盐泥比以及反应温度等工艺参数对铬污泥分解过程的影响，以明确KOH－KN03二元亚熔盐分解铬污泥的分解条件。
结果表明，反应温度与碱矿比对铬转化率影响显著。
KN03通过强化氧传递过程而明显促进了铬污泥的分解。
关键词:KOH-KNO3；二元亚熔盐；铬；实验KOH-KNO3 Binary decomposition of sub-salt experimental studyof chromium sludgeABSTRACTHave adopted methods of potassium nitrate added to strengthen the sub-molten salt oxidation of chrome sludge in the decomposition of KOH. The influences of ratio of alkali to ore, salt ratio, the oxygen partial pressure, gas flow rate and reaction temperature and other parameters on the decomposition of chrome sludge to clear KOH-KN03 binary decomposition of sub-salt conditions of decomposition of chrome sludge.KN03 process by enhancing oxygen transfer significantly enhanced the decomposition of chrome sludge.Keywords: KOH-KNO3; binary sub-molten salt; chromium; experiment目录摘要 (I)ABSTRACT (II)１绪论 (1)1.1 铬盐工业和铬的主要来源 (1)1.2传统铬盐生产方法概述 (3)1.2.1有钙焙烧法 (3)1.2.2无钙焙烧法 (5)1.2.3其它技术 (7)1.3我国铬盐生产技术现状 (7)2 实验部分 (9)2.1实验方法 (9)2.2 仪器与试剂 (9)2.3.2步骤二：硫酸亚铁铵滴定法 (12)2.3.3 硫酸亚铁铵的标定 (12)3结果与讨论 (13)3.2盐泥比对铬的转化率的影响 (13)3.3 反应温度对铬转化率的影响 (13)3.4 标准曲线的绘制 (14)3.5 碱泥比对铬转化率的影响 (15)3.6盐泥比对铬转化率的影响 (16)3.7反应温度对铬转化率的影响 (17)3.8 K-N03的行为分析 (18)4 结论 (19)参考文献 (21)致谢 (23)１绪论1.1 铬盐工业和铬的主要来源铬盐工业是无机盐工业的一个重要分支，涉及国民经济10％以上的产品[1-2]。
铬盐产品广泛应用于冶金、材料、电镀、制革、印染、颜料、木材防腐等领域，在国民经济中的重要作用不町替代。
我国铬盐行业现均采用20世纪50年代的高温有钙焙烧传统工艺，反应温度为1200℃，受反应过程传质障碍，主金属铬转化率仅为75％，资源原子利用率不足20％，生产1t铬盐产品产生2.5-3t高毒性铬渣，渣中含总铬达5％[3]，所含致癌性六价铬为国家排放标准的l万倍。
针对铬盐传统行业资源利用率低、能耗高、污染重的现状，中国科学院过程工程研究所开发了低温亚熔盐液相氧化铬盐清洁生产T艺集成技术，开发了铬盐工业高效．清洁．循环利用的生态工业模式[4-6]，该技术不仅可在300摄氏度分解铬铁矿，铬转化率高于99％，且铬渣量少，生产lt产品只产生0.5t的铬渣。
铬为重要战略性资源，铬盐工业为无机化工与冶金材料交叉的重点行业，铬盐系列产品作为化工．轻工．高级合金材料的重要基础原料，是我国重点发展的一类化工原料，广泛应用于高性能合金、电镀、皮革、颜料、印染、陶瓷、防腐、催化、医药等多种部门，涉及国民经济10％的商品品种[7-10]。
铬化工包括了化学化工过程的大部分单元操作，为技术密度较高的典型过程工业。
我国现行工艺主要为无钙焙烧法，不但金属铬转化率低，而且由于伴生组分不能分离利用，还要加入大配比惰性辅料，致使生产1吨重铬酸钠产品要产生2．5-3吨高毒性铬渣及烟尘、废液等含铬废物，给生态环境和人民健康带来极大的危害。
铬盐工业排放的毒性铬渣的处置仍然是世界性环保难题。
随着可持续发展战略的提出，资源与环境问题成为社会发展的两大基本问题。
开发高效、合理、无污染的资源利用高新技术成为国内外技术发展的必然趋势。
对于被长期列为我国污染行业之首的铬盐工业，开发原料利用率高、能源消耗低、环境污染小的绿色生产新技术成为铬盐行业发展的当务之急。
自上世纪70年代起，各国研究人员无论从传统工艺改进还是从新生产工艺开发，均做了大量研究，如：“无钙焙烧法"、熔盐液相氧化法、硫酸浸取法等。
然而由于这些技术至今仍存在无法克服的技术难点，使得其工业化及产业化放大难度较大。
在自然界中目前已发现的含铬矿物大约有50余种，分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。
此外，还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。
其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。
具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物，其化学通式为(Mg、Fe2+)(CR、A1、Fe 3+)2O4或(Mg、Fe2+)O(Cr、A1、Fe3+)2O3，其Cr203含量为18%-62%。
Cr203含量在30%以上的工业级铬矿物中常见的是铬铁矿、富铬类晶石和硬铬尖晶石三种。
铬铁矿，化学成分为(Mg、Fe)Cr204，介于亚铁铬铁矿(Fecr204，含FeO32.09%、Cr203 67.91)与镁铬铁矿(MgCr204，含MgO 20.96%、Cr203 79.04%)之间，通常也有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿称为铬铁矿。
铬铁矿是等轴晶系，晶体呈细小的八面体，通常呈粒状和致密块状集合体，颜色黑色，条痕褐色，半金属光泽，硬度5.5，比重4.2"--'4.8，具有弱磁性。
铬铁矿为岩浆成因矿物，产于超基性岩中，当含矿岩石遭受风化破坏后，铬铁矿常转入砂矿中。
铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料，富含铁的劣质矿石可以作高级耐火材料。
富铬类晶石，又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。
化学成分为Fe(Cr，A1)2O4，含Cr2O3 32%-38%。
其形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。
硬铬尖晶石，化学成分为(Mg、Fe)(Cr、A1)2O4，含Cr203 32%-50%。
其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。
近几年，国际铬矿价格继续冲高。
截至2010年3月10日土耳其块矿依然抢手，现货供应渐趋紧张，阿曼块矿也是行情如火，高位成交屡见不鲜，铬铁价格随之水涨船高。
因此，为了应对国内外巨大的铬盐需求和国际铬矿原料的价格攀升，有识之士将目光转向了以往被人忽视的低品含铬矿物。
红土镍矿由于Cr2O3的含量只有百分之几经常在铬盐生产中被忽略，然而其富含有价金属铁、钴、镍等且储量巨大，当处理量达到一定规模时，利用红土镍矿生产铬盐产品的经济效益也是极为可观的。
1.2传统铬盐生产方法概述铬盐系列产品作为化工.轻工.高级合金材料的重要基础原料，被列为最具有竞争力的八种资源性原材料产品之一，是我国重点发展的一类化工原料，在我国国民经济各部门的应用领域极为广泛，涉及电镀、鞣革、颜料、印染、制药、合成香料、燃料、化学试剂、玻璃、搪瓷、陶瓷、石油开采、印刷制版、木材防腐、催化剂、磁性材料、火柴、金属抛光等方面。
据商业部门统计，铬盐产品与我国10%的商品品种有关。
目前国内外铬盐的生产主要以铬铁矿为主要原料，主要生产方法有有钙焙烧、无钙焙烧和熔盐液相氧化法等。
1.2.1有钙焙烧法有钙焙烧法主要利用石灰石、白云石以及部分返渣作为填料保证回转窑顺行，利用纯碱和空气中的氧与铬铁矿反应得到高价铬盐。
生产原则工艺为有钙氧化焙烧一硫酸酸化法，生产过程包括两部分，即铬酸钠碱性液制造和重铬酸钠生产。
其工艺流程如图1.1所示。
图1-1有钙焙烧法生产铬盐原则流程图加入钙质填料后，虽然可以使铬盐生产实现大规模工业化，并有效地降低铬盐的生产成本，但同时也带来了许多严重的问题:(1)排渣量大，生产1吨重铬酸钠要产生2.5~3吨含铬废渣。
而且钙的加入会影响炉料的物化性质，浸取时易形成泥状的粘稠物，不宜湿磨。
含钙铬渣易水化，体积膨胀给堆存带来困难。
有时其失重率高达30%以上，增大了铬渣的治理负荷。
(2)铬渣污染严重，原料利用率低有钙焙烧法产生的铬渣中，含量为2-3%(以Cr2O3为主)。
CaCO3的加入会导致微溶于水的致癌物CaCrO4产生，对环境和人们的健康造成严重的危害。
有钙焙烧法反应温度高达1150-1200℃，铬转化率仅为75%，资源能源利用率低，一般情况下有钙焙烧铬收率和碱的利用率都不超过90%，矿耗(每吨重铬酸钠消耗Cr2O3含量50%的铬铁矿吨数)为1.2-1.36。
此外，白云石、石灰石和返渣中大量水化物的吸热作用，使得有钙焙烧工艺的能耗很高，同时过程产生大量的含铬CO2温室气体，对环境污染严重。
生产流程中还会产生低附加值的含铬芒硝和NaHSO4，它们也是铬污染源，会造成新的污染及资源的浪费。
有钙焙烧法的总体原子利用率仅为14.7%。
资源环境问题是有钙焙烧法发展面临的最大障碍。
1.2.2无钙焙烧法无钙焙烧反应机理为:铬尖晶石加热至500℃时，Fe2+首先氧化为Fe,从而使尖晶石晶格发生畸变，势能升高，易于反应。
纯碱先同铬铁矿中的三价氧化物反应生成NaR02，即亚铬酸钠(NaCr02)、铝酸钠(NaAl02)和铁酸钠(NaFe02)。
高温氧化气氛中，亚铬酸钠(NaCr02)随即同氧和纯碱继续反应生成Na2Cr04。
铝酸钠(NaAl02)和铁酸钠(NaFe02)也起着碱的作用，使NaCr02氧化为Na2Cr04，其工艺流程如图1-2所示。
图1-2无钙焙烧原则流程图无钙焙烧法主要有无填料造粒法、湿渣球团法、三烧两浸法、两烧两次中性浸滤法、预热一次烧成、法碳素铬铁氧化焙烧法和控制硅铝预烧法方法，各种方法的共性是不用钙质填料，其它工艺参数则不尽相同。
无钙焙烧优势明显，(1)大大降低了铬渣的排放量，每吨产品排渣量由原来的2.5～3.0吨降低至0.8吨，且渣含六价铬低，减少了污染，同时控制了致癌物铬酸钙的生成。