磷尾矿煅烧及酸浸过程动力学研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0163

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 磷尾矿, 煅烧, 浸出, 动力学

Abstract:

In order to effectively recover calcium and magnesium from phosphorus tailings after flotation in a phosphating plant,which can be used for the preparation of a new type of soil regulator,sugar alcohol chelated calcium-magnesium.The calcining and leaching kinetics experiment of phosphorus tailings was carried out.Based on thermogravimetric analysis and acid leaching rate of calcium and magnesium,the results showed that the thermal decomposition process of dolomite in phosphorus tailings was endothermic reaction,the thermal decomposition of dolomite followed the two-dimensional phase interface reaction model.The apparent activation energies of calcium and magnesium leaching reaction were 13.157 kJ/mol and 23.023 kJ/mol,the leaching rate was controlled by internal diffusion.And the kinetic equations of the thermal decomposition of dolomite and the leaching of calcium and magnesium were obtained.

Key words: phosphorus tailings, calcination, leaching, kinetics

中图分类号:

TQ126.3

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图/表 18

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参考文献 21

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w（P₂O₅）	w（CaO）	w（MgO）	w（Al₂O₃）	w（Fe₂O₃）
6.61	31.65	13.84	1.22	2.73
w（SiO₂）	w（CO₂）	w（SO₃）	w（F）	w（MnO）
4.34	34.45	4.25	0.52	0.39

反应分解率	热分解温度点/K
反应分解率	5 K/min	10 K/min	15 K/min	20 K/min
0.1	876	912	920	919
0.2	928	974	979	980
0.3	951	997	1 000	1 004
0.4	967	1 010	1 011	1 018
0.5	978	1 020	1 021	1 029
0.6	987	1 031	1 033	1 039
0.7	994	1 041	1 042	1 048
0.8	1 001	1 049	1 051	1 058
0.9	1 008	1 057	1 059	1 068
1.0	1 272	1 271	1 232	1 264

β/ （K·min^-1）	模型序号	E/ （kJ·mol^-1）	ln A	R²	模型序号	E/ （kJ·mol^-1）	ln A	R²	模型序号	E/ （kJ·mol^-1）	ln A	R²
5	1	205.996	23.068 7	0.955 0	4	57.935	3.738 3	0.938 9	7	372.306	41.369 8	0.976 3
	2	310.632	36.918 0	0.883 1	5	39.427	1.095 7	0.927 2	8	165.480	16.934 2	0.996 5
	3	94.950	8.747 8	0.947 9	6	281.236	31.513 2	0.982 1	9	178.105	18.231 5	0.974 3
10	1	222.211	24.518 1	0.976 1	4	62.811	4.675 0	0.967 8	7	399.895	43.236 3	0.990 2
	2	337.876	39.096 2	0.916 4	5	42.887	1.971 0	0.961 8	8	177.633	18.124 3	0.993 8
	3	102.661	9.811 2	0.972 4	6	300.066	32.845 2	0.997 2	9	191.503	19.500 0	0.989 4
15	1	232.409	26.101 2	0.985 5	4	66.169	5.505 3	0.980 7	7	417.146	45.597 0	0.995 2
	2	354.270	41.377 8	0.934 4	5	45.389	2.710 9	0.977 3	8	185.512	19.445 7	0.997 1
	3	107.729	10.827 6	0.983 3	6	312.251	34.635 6	0.993 9	9	200.098	20.902 2	0.994 8
20	1	215.588	24.188 5	0.980 7	4	60.515	4.989 6	0.973 8	7	388.331	42.168 3	0.992 2
	2	328.412	38.330 5	0.926 9	5	41.131	2.362 4	0.968 7	8	172.139	17.966 4	0.994 8
	3	99.283	9.966 8	0.977 6	6	291.095	32.170 4	0.994 8	9	185.655	19.288 4	0.991 6

反应温度/K	化学反应控制模型		内扩散控制模型
反应温度/K	k₁/10^-1	R₁²	k₂/10^-3	R₂²
313	0.016 8	0.950 9	0.544 9	0.947 5
323	0.018 4	0.949 4	0.602 7	0.947 7
333	0.020 8	0.947 3	0.685 7	0.942 6
343	0.023 3	0.941 7	0.773 8	0.940 6
353	0.029 2	0.940 4	0.988 8	0.938 3

控制模型	反应活化能E/（kJ·mol^-1）	R²
化学反应控制模型	12.245	0.941 4
内扩散控制模型	13.157	0.940 3

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