提钒尾渣制取白炭黑研究开题报告
2020-04-21 04:04
1. 研究目的与意义（文献综述）
石煤提钒尾渣的主要成分是sio2,是一种典型的硅酸盐矿物资源，而利用硅酸盐生产白炭黑是利用其附加值的重要方法。由于石煤中钒的含量较低，导致提钒工艺会产生大量的尾渣，尾渣的堆积不仅会占用土地并且会污染土地，因此实现提钒尾渣的综合利用是提钒工业可持续发展的重要保障。
白炭黑又称水合二氧化硅、活性二氧化硅和沉淀二氧化硅, 分子式为sio2·nh2o,泛指白色粉末状的无定形二氧化硅(硅酸)和硅酸盐。白炭黑在橡胶工业中主要用作补强剂和改性剂,其补强效果优于炭黑以外的其它补强填充剂。白炭黑还是塑料、造纸、农药、涂料、油墨等行业的原材料。石煤提钒尾渣中含有大量的sio2，而sio2是制备白炭黑的重要原料来源之一。工业生产的白炭黑主要有沉淀法白炭黑和气相法白炭黑两类。由于沉淀法所用原料便宜、易得,生产工艺和设备较为简单，产品售价低，目前占主导地位。
沉淀法又称湿法，主要原材料为石英砂、纯碱、工业盐酸、硫酸、硝酸或二氧化碳。其工艺路线大体上是：在高温下将石英砂与纯碱反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成一定浓度的稀溶液，然后在一定条件下加入某种酸，使二氧化硅沉淀出来，再经清洗、过滤、干燥(烘干或喷雾)、粉碎、制得产品白炭黑。而用石英砂生产白炭黑的成本过高，石煤酸浸渣的主要成分为硅酸盐，作为白炭黑生产原料具有很大的成本优势，同时能解决其堆放等问题，具备较好的环境效益和社会效益。
2. 研究的基本内容与方案
实验原理：
石煤渣中sio2化学性质相对稳定，不溶于水溶液和酸，却能溶解于强碱溶液，形成sio42-离子存在于溶液之中。其水溶性受ph值、温度、粒径大小等因素影响。本实验在常压状态下，加入碱使其浸出，随着碱性的加强，h2sio42-溶解度也将大大增加，si会溶解进入溶液体系中，石煤酸浸渣中的sio2使其转化为水溶性好的水玻璃，再运用沉淀法制备无定型sio2(白炭黑)，反应方程式如下：
sio2 2naoh→na2sio3 h2o
3. 研究计划与安排
2月21号—3月5号 试验器材、试验材料及研究内容的初步确定
3月6号—3月20号 了解提钒尾矿处理现状，制备工业水玻璃
3月21号—4月30号 开展白炭黑的制备实验，得到最佳制备条件
4. 参考文献（12篇以上）
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