编号：FTJS107924
篇名： 基于射流强化技术硼泥碳化法制备碱式碳酸镁的研究
作者： 张欣悦
关键词： 硼泥; 动力学; 射流强化碳化反应器; 正交设计; 碱式碳酸镁;
机构：沈阳工业大学
摘要： 辽宁省硼、镁资源储量丰富,具有巨大的开发价值。然而,在硼矿开发过程中,大规模提硼技术的应用导致大量硼泥排放,对环境造成严重的污染。因此,合理处理硼泥已成为实现生态保护与产业可持续发展的关键问题。目前,以硼泥为原料,通过碳化法将其中的镁资源转化成碱式碳酸镁等高价值产品,是实现硼泥资源化利用的重要途径。 在现有气液两相反应器中,射流技术应用于制备无机材料的研究尚处于起步阶段。特别是在碱式碳酸镁制备过程中,碳化反应作为关键步骤,采用射流强化技术可显著提升反应效率。该技术通过高速射流产生的强烈湍动,能够同时优化固体溶解、扩散传质和表面反应等多个关键环节,为解决传统反应器的传质瓶颈提供了新的技术路径。 因此,基于射流反应器强化碳化过程,重点研究反应器主要结构参数和反应工艺条件对碳化过程的影响规律,优化碳化法制备碱式碳酸镁的工艺,提高反应效率的同时实现产品晶体结构的可控性和一致性。 主要研究内容如下: (1)对氢氧化镁射流强化碳化过程进行动力学分析。分析入射角、入口压力、喉径、气流量、固含量、温度的动力学影响。根据阿伦尼乌斯方程确定了速控步骤由膜扩散控制。 (2)通过射流强化技术,对氢氧化镁碳化溶解过程进行了详细研究。由于氢氧化镁碳化溶解反应过程中涉及到反应器结构参数和反应工艺条件。研究了入射角、喉径、入口压力、反应时间、固含量和气流量对碳化反应速率产生的影响,通过正交设计实验优化了氢氧化镁碳化过程中的因素条件,最佳的参数条件是:入射角为60°,喉径为5mm,入口压力为0.35MPa,反应时间为60min,固含量为1.6%,气流量为17L/min。 (3)研究了重镁水热分解过程中碱式碳酸镁的晶体生长机理。通过改变反应时间和反应温度,调控晶体结构和形貌变化,分析出类花球状碱式碳酸镁的生长过程,实现晶型可控的制备方式。