檸檬酸鹽解吸貧液中氟離子凈化工藝研究.pdf

1、氟存在于原生礦物中，在冶金工業(yè)檸檬酸鹽濕法煙氣脫硫凈化循環(huán)過程中，氟離子不斷積累，其濃度不斷增加。在酸性和高溫環(huán)境下，氟離子腐蝕性極強(qiáng)，對(duì)凈化設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，進(jìn)而嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程。因此，尋求高效節(jié)能、不產(chǎn)生二次污染和經(jīng)濟(jì)有效的除氟技術(shù)是除氟研究的重要課題。本課題針對(duì)檸檬酸鹽解吸貧液中高效選擇性沉淀凈化氟離子的現(xiàn)實(shí)需求，根據(jù)對(duì)多種沉淀劑的熱力學(xué)分析對(duì)比，提出采用工業(yè)品La2(CO3)3為沉淀劑，在酸性環(huán)境下研究影響沉淀凈化過程各主要因素

2、，并對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　通過對(duì)鋁系列沉淀劑、鈣系列沉淀劑以及鑭系列沉淀劑分別在不同溫度和pH條件下進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，得出各類沉淀劑的熱力學(xué)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，鋁系列沉淀劑、鈣系列沉淀劑以及氧化鑭均適合在低pH值、低溫環(huán)境下與氟化鈉發(fā)生反應(yīng)；而碳酸鑭則在理論上可以在全pH值范圍、高溫環(huán)境下與氟化鈉發(fā)生反應(yīng)。
　　本研究采用簡(jiǎn)單的NaF溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)影響沉淀凈化效果的反應(yīng)時(shí)間、溶液pH值、反應(yīng)溫度、沉淀劑用量等因素進(jìn)

3、行試驗(yàn)；對(duì)沉淀劑和沉淀產(chǎn)物做了紅外光譜/XRD等物相分析以及測(cè)定了沉淀劑的Zeta電位。結(jié)果表明，碳酸鑭沉淀凈化F-的反應(yīng)過程主要發(fā)生的是碳酸鑭與NaF的直接反應(yīng)，并且碳酸鑭與F-反應(yīng)迅速；得出的最佳反應(yīng)條件為：反應(yīng)時(shí)間為5min，溶液pH為2.5，反應(yīng)溫度為40℃；碳酸鑭用量為理論用量的3倍。通過單因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，動(dòng)力學(xué)計(jì)算出碳酸鑭沉淀凈化F-過程動(dòng)力學(xué)宏觀方程為：
　　此處為公式省略
　　pH增大對(duì)反應(yīng)有抑制作用，碳酸鑭加

4、入量對(duì)反應(yīng)有增益作用，活化能為E=0.5632KJ/mol。
　　本次課題還進(jìn)行了模擬檸檬酸鹽解吸貧液中F-的凈化的研究，探討了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)pH、反應(yīng)溫度、碳酸鑭加入量、檸檬酸濃度、F-濃度對(duì)碳酸鑭除氟效果的影響，最終獲得較好的除氟條件。研究表明，檸檬酸鹽的環(huán)境下，碳酸鑭沉淀凈化F-基本趨勢(shì)未受太大影響，只由于檸檬酸鹽的緩沖作用，使pH的變化更加穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)表明檸檬酸濃度越高，脫氟效果會(huì)隨之變差。最終得出最佳條件是：pH為2.5，