| 题名 | 铬盐清洁工艺亚熔盐介质相平衡应用基础研究 |
| 作者 | 杜春华 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-19 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 张懿 |
| 关键词 | 亚熔盐 铬盐 清洁生产 相平衡 结晶 相图计算 |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 中国科学院过程工程研究所开拓的低温亚熔盐液相氧化法铬化工清洁生产集成技术首次实现了铬铁矿资源的全组分深度利用、废弃物零排放、反应介质内部循环的生态化工模式。与传统铬盐生产工艺相比，大幅度提高了资源利用率，降低了反应温度和能耗，可望成为行业替代绿色技术。相分离为清洁工艺的重要组成部分，铬酸钾中间体的高效相分离是清洁工艺源头减废和保证后续铬系列产品质量的关键环节；亚熔盐循环介质的杂质脱除程度直接影响液相氧化过程铬的转化率和铬酸钾中间体的分离效率；碳酸钾与铬酸钾的高效分离是亚熔盐介质再生循环的关键；建立固液相平衡预测方法将对结晶过程控制提供理论指导。本文紧密结合钾系铬盐清洁工艺特点，对以上分离过程关键问题进行了应用基础研究和工艺优化。 本论文在以下几个方面取得新的进展： (1) 针对铬酸钾中间体结晶分离过程，建立了高温、高浓区相平衡研究实验装置和方法，测定了150℃时KOH-K2CO3-K2CrO4-Al2O3-SiO2-H2O体系及其部分子体系在高碱区的相平衡数据，表明在150℃亚熔盐介质中铬酸钾的溶解度很低，在铝酸钾存在下，SiO2溶解度也很低，而碳酸钾和铝酸钾的溶解度相对较高，为铬酸钾中间体结晶分离过程调控提供了热力学依据。在KOH-Al2O3-SiO2-H2O体系的高碱区得到了类似碱性方钠石结构的沉淀物，沉淀物中SiO2与Al2O3摩尔比大于2，这对探讨不同矿源对铝、硅积累规律的影响具有指导意义。 (2)测定了40℃时K2O-Al2O3-H2O体系的相图和40℃时KOH-Al2O3-SiO2-H2O体系、KOH-K2CO3-Al2O3-SiO2-H2O体系及95℃时KOH-K2CO3-Al2O3-H2O体系、KOH- K2CO3-Al2O3-SiO2-H2O体系的溶解度，为亚熔盐介质的冷却结晶除杂过程控制提供了热力学依据和指导。 （3）采用线性冷却方式研究了KOH-K2CO3-Al2O3-SiO2-H2O复杂体系混合盐冷却除杂结晶过程，在最佳工艺条件下亚熔盐介质中的碳酸钾、铝的浓度可分别降至4.67%和0.98%,实现了亚熔盐介质的有效净化。 （4）测定了40℃～100℃温度范围内K2CO3-K2CrO4-H2O体系相图。针对铬酸钾碳化法生产重铬酸钾母液利用过程，研究了K2CO3-K2CrO4-H2O体系蒸发-冷却结晶过程工艺条件，铬酸钾的回收率可达到95%以上，实现了碳酸钾与铬酸钾的高效分离。研究了铬酸钾与碳酸钾高效分离后碳酸钾母液的脱铬过程，采用亚铁还原剂湿法还原与二氧化碳气氛保护下蔗糖高温还原可脱除碳酸钾中的六价铬。 （5）选用Harvie及Wear改进的Pitzer模型，以二元电解质溶液的Pitzer参数推算了100℃时K2CrO4-K2CO3-H2O体系相平衡情况，理论计算结果与实验结果吻合较好。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 109 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1023]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杜春华. 铬盐清洁工艺亚熔盐介质相平衡应用基础研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2006. |
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