1、 长沙理工大学 化学与环境工程系 本（专）科生毕业设计（论文）本（专）科生毕业设计（论文） 开题报告开题报告 （ 届）届） 题目题目： 指导教师指导教师 专业名称专业名称 班班 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 年 月 日 目目 录录 摘摘 要要 I I AbstractAbstract IIII 第第 1 1 章章 选题依据选题依据 - - 1 1 - - 1.1 课题来源 - 1 - 1.1.1 硫化锑矿的分布状况 - 1 - 1.1.2 硫化锑矿的生产及利用现状 - 1 - 1.2 课题背景 - 1 - 1.2.1 矿渣状况 - 1 - 1.2.2 矿渣危害 - 2 - 1.2.3 矿
2、渣治理 - 2 - 1.3 课题研究目的 - 2 - 1.3.1 精细硫磺的性质 - 2 - 1.3.2 精细硫磺的用途 - 2 - 1.4 课题意义 - 2 - 1.4.1 不溶性硫磺性质 - 2 - 1.4.2 不溶性硫磺用途 - 2 - 第第 2 2 章章 毕业实习调研报告毕业实习调研报告 - - 3 3 - - 2.1 前言 - 3 - 2.2 实习调研内容 - 3 - 2.2.1 实习工作的主要内容 - 3 - 2.2.2 生产单位的工艺流程 - 3 - 2.2.3 管理规范 - 3 - 2.3 实习总结和体会 - 3 - 第第 3 3 章章 文献综述文献综述 - - 4 4 - -
3、 第第 4 4 章章 研究方案研究方案 - - 9 9 - - 4.1 课题研究目标 - 9 - 4.1.1 液固比 - 9 - 4.1.2 冷却温度 - 9 - 4.1.3 加热时间 - 9 - 4.1.4 加热温度 - 9 - 4.2 课题主要研究内容 - 11 - 4.2.1 正交试验 - 11 - 4.2.2 杂质去除(深度纯化) - 11 - 4.3 课题研究方法 - 11 - 4.4 课题设计思路 - 11 - 4.5 课题可行行论证 - 11 - 4.5.1 最佳实验条件的确定 - 11 - 4.5.2 液体浸取剂 I*回收 - 11 - 4.6 课题研究进度 - 11 - 4.
4、6.1 浸取剂性质比较 - 11 - 第第 5 5 章章 翻译文献翻译文献 - - 12 12 - - I 摘摘 要要 随着市场对硫化锑矿石的需求量越来越大，选矿之后和冶炼后产生的矿渣也 越来越多，大多数矿渣随处堆放未作处理和治理，另外矿渣中含有一定的硫磺和 贵重金属资源。传统的土法提取硫工艺以焙烧为基础，具有投资高、周期长、危 险性高、操作不便等缺点。为了处理和解决硫化锑工业生产中日益增长的矿渣治 理问题以及回收利用硫磺资源，不断探索和研究新的技术方法已成为亟待开展的 研究课题。 本课题立足于国内外提取回收硫磺研究的最新研究成果，改变传统的研究思 路，采用浸取结晶的工艺方法。在对浸取结晶机理
5、进行深入分析的同时，也对实 验影响因素进行了综合研究。实验中通过对液固比、冷却温度、加热时间、加热 温度等条件进行调控，找出了硫磺回收率与各种影响因素的定性和定量关系，以 及提取回收的最佳试验条件，并对硫磺进一步纯化和矿渣中贵重金属回收也作了 一定的初步研究。 实验结果表明：通过实验影响因素以及正交试验的数据分析，可知液固比是 最主要的影响因素；最佳实验条件为：加热浸取温度 150、加热时间 15min、 冷却温度 0、液固比 10：1（mL/g） ，在此实验条件下，可以达到最佳的实验效 果，此时浸取精细硫磺的回收率可达 96.60%，浸取剂 I*回收率为 92.36%；精细 硫磺纯度为 98
6、.00，平均粒径大小为 5.01m。同时还对多级浸取进行了试验研 究，多级浸取对浸取剂回收效果基本上没有影响，可以循环利用；同时经过实验 测定硫磺的纯度和粒度也基本上没有变化。实验中得到的精细硫磺成浅黄色，粉 末状，有润滑感。 除了对普通硫磺的深度纯化进行理论研究外，论文中还对精细硫磺产品的深 度纯化进行了详细研究，并提出了蒸馏的工艺方法。同时提取硫磺后浓缩的矿渣 中含有一定量的铅和锑，为了将金属回收并资源化，本文中提出了采用浮选法， 氯化浸出分离铅和锑研究方法。最后，根据浸取回收硫磺的实验研究结果，提出 了生产精细硫磺的生产工艺；同时还介绍了生产高价值品位的不溶性硫磺的各种 生产工艺以及对其
7、优缺点进行比较，并对其工业化展望进行了深入探讨。 关键词：关键词：浸取结晶；精细硫磺；不溶性硫磺；工业化 II Abstract With the greater demand of sulfureted antimony slag for market, the slag was become more and more after the process of selecting and smelting mine, whereas, the most slag freely placed wasnt disposed and treated in some degree. Meanwhi
8、le, there were some sulphur and valuable metals in the slag. Based on the baking, traditional process for distilling sulphur had many disadvantages, such as high cost, long period, high danger, and discommodious operation. The research and exploration of new technology methods had become the desider
9、ate project, in order to deal with and settle the problem of progressive slag and sulphur recycling. On the basis of the newest research achievement for reclaiming sulphur at home and abroad, different from traditional research method, leaching rime method was used in the process. In the paper, leac
10、hing rime principle was analysed in-depth, also, influencing factors were studied synthetically. In the experiment, qualitative and quantitative relationship between the recovery yield of sulphur and all kinds of influencing factors and the best experimental conditions for leaching rime were found b
11、y controlling the liquid-solid rate, cooling temperature, heating time and heating temperature, whats more, primary research on farther purification of sulphur and recycling valuable metals in the slag was made in the paper. It indicated in the experiment: By analysis of influencing factors and data
12、 on orthogonal experiment, liquid-solid rate was dominating in the influencing factors. Under the best experimental conditions of liquid-solid rate 10：1, heating time 15 minutes, heating temperature 140 and cooling temperature 0, more satisfactory results, such as fine sulphur recovery yield 96.60%,
13、 extraction solvent I* recovery yield 92.36%, the sulphurs granularity 5.01 microns and the fine sulphurs purity 98.00%, were achieved. At the same time, experimental research on multilevel leaching was made, and it showed that there was little influence on recycling and product character, such as g
14、ranularity, purity. Fine sulphur got in the experiment was buff, powdered and lubricate. Besides the study on common sulphurs further purification, distillation method was presented and made further study in order to deeply purify fine sulphur. Meanwhile, there were some lead and antimony compounds
15、in the slag after leaching sulphur, in the interest of recycling and resource-transfer, floatation method was adopted to separate them by chlorination and soaking. Finally, according to the III experimental result, the production process flow of fine sulphur was presented; Meanwhile, all kinds of pr
16、oduction processes of insoluble sulphur with high value were introduced, and their advantages and disadvantages were compared in detail, furthermore, the industrialized prospect was deeply discussed. Keywords：Leaching Fine sulphur; Insoluble sulphur; Industrialisation 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 1 -
17、第第 1 1 章章 选题依据选题依据 我国工业固体废物每年产生量约 8.0 亿 t， 排入量约 7.0 亿 t， 历年累积堆放达 65.0 亿 t 左右，工业固体废物的综合利用率只有 45%。因此，我们对固体废物应该进行妥 善处理及合理利用，这样既可消除固体废物的污染危害，又能为社会创造财富，在环 境、社会、经济三方面效益兼而得之1,2。 1.1 课题来源 1.1.1 1.1.1 硫化锑矿的硫化锑矿的分布状况分布状况 中国是世界上锑矿资源最丰富的国家之一。现已探明有储量的矿区 111 处，分布 于 18 个省区6。 1.1.2 1.1.2 硫化锑矿的生产及利用现状硫化锑矿的生产及利用现状 1.
18、1.2.1 1.1.2.1 硫化锑矿的生产硫化锑矿的生产 中国硫化锑矿的生产已有近百年的历史， 目前已形成采选冶和加工等较完整的锑 1.1.2.2 1.1.2.2 硫化锑矿的利用方式硫化锑矿的利用方式 硫化锑矿的利用主要是通过冶炼制得锑深加工产品。硫化锑矿的冶炼方法虽有 接下来讲述一下辉锑矿氯化浸出反应机理，在盐酸氯盐介质中，灰锑矿被电氯化 浸出时主要发生三种类型的氧化反应1114： 1. Sb2S3粒子直接在石墨阳极上放电 Sb2S3 -6e =2Sb3+ +3S0 E0=0.51V （1.1） 2. Sb2S3粒子直接在被石墨阳极上产生的新生态氯氧化 Sb2S3+3Cl22SbCl3+3S
19、0 （1.2） 3. Sb2S3粒子被二次反应产生的高氧化态离子 Fe3+、Sb5+、ClO-等氧化 Sb2S3+6Fe3+2Sb3+6Fe2+ +3S0 （1.3） Sb2S3 +3Sb6+5Sb3+ +3S0 （1.4） Sb2S3+3ClO- +6H+2Sb3+3Cl- +3H2O3S0 （1.5） 1.2 课题背景课题背景 1.2.1 1.2.1 矿渣状况矿渣状况 随着国民经济的迅速发展，市场对硫化锑矿石的需求量越来越大，而选矿之后 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 2 - 1.2.2 1.2.2 矿渣危害矿渣危害 从宏观上来看，大量的矿渣不仅占用耕地，而且修建堆场
20、又要耗费大量的人 1.2.3 1.2.3 矿渣治理矿渣治理 既然矿渣存在如此大的危害，所以如何治理矿渣，制止人为的新的水土流失，这 1.3 1.3 课题研究目的课题研究目的 1.3.1 1.3.1 精细硫磺的性质精细硫磺的性质 精细硫磺为黄色粉末状，是一种粒度在几微米左右的硫磺。精细硫磺易燃烧。初 1.3.2 1.3.2 精细硫磺的用途精细硫磺的用途 精细硫磺是一种粒径在几微米左右的硫磺，具有普通硫磺的共性，即作为化学工 1.4 1.4 课题意义课题意义 1.4.1 1.4.1 不溶性硫磺性质不溶性硫磺性质 聚合硫，也叫不溶性硫磺，是硫磺的聚合体，黄色粉末状，不溶于二硫化碳，无 1.4.2 1
21、.4.2 不溶性硫磺用途不溶性硫磺用途 不溶性硫磺是新型的橡胶硫化剂，尤其是子午线轮胎用橡胶硫化剂，其优点是配 入胶料后不会产生“喷霜”现象，也不会产生早期硫化（焦烧） ，能保持胶料组分均 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 3 - 第第 2 2 章章 毕业实习调研报告毕业实习调研报告 2.1 2.1 前言前言 从含硫的工业矿渣中回收硫磺，既能够解决矿渣对环境的污染问题，又能够产生 直接的经济效益，可谓一举两得。含硫的工业废渣当中，硫的含量一般较高，如本实 验所用的锑矿渣，其单质硫的含量高达 50%多，远远超出一般富矿水平；又如硫磷、 2.2 2.2 实习调研内容实习调研内容
22、 以上概述中讲述了四种提取硫的方法。下面就重点介绍两种提取硫的理论基础。 2.2.1 2.2.1 实习工作的主要内容实习工作的主要内容 “焙烧是基础，回收是关键” ，这是土法提取硫磺的长期实践中总结出来的一个 2.2.2 2.2.2 生产单位的工艺流程生产单位的工艺流程 本课题研究所采用的浸取结晶法即利用浸取和结晶两种化学工艺联合进行提取 硫磺的工艺方法。下面分别讲述如下。 2.2.3 2.2.3 管理规范管理规范 所采用的浸取结晶法即利用浸取和结晶两种化学工艺联合进行提取硫磺的工艺 方法。下面分别讲述如下。 2.3 2.3 实习总结和体会实习总结和体会 所采用的浸取结晶法即利用浸取和结晶两种
23、化学工艺联合进行提取硫磺的工艺 方法。下面分别讲述如下。 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 4 - 第第 3 3 章章 文献综述文献综述 有机废气处理与净化技术有机废气处理与净化技术 肖为刚肖为刚 宋剑飞宋剑飞 （长沙理工大学化学与环境工程系（长沙理工大学化学与环境工程系 长沙长沙 410076） 摘要：摘要：本文首先介绍了有机废气的危害及处理有机废气的必要性，同时提出了各种处 理方法及技术。最后，介绍了解决有机废气处理的新技术，为有机废气的处理指明了 出路。 关键词：关键词：有机废气 处理 净化 新技术 Technology of Treatment and Purifi
24、cation for Waste VOCs Song Jianfei Li Liqing Li Dan Abstract：In this paper, hazards and the necessity for treatment of organic gases were firstly put forward, meanwhile, all kinds of technologies and methods for treating organic gas were introduced. Finally, it gave a bright way for treating organic
25、 gas through a new technology. Key words：organic gas treatment purification new technology 前言前言 大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来 源。大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害， 给国民经济造成巨大损失。工业废气中有最难处理的就是有机废气,有机废气通过呼 吸道和皮肤进入人体后，能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久 性病变，尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌,已经引起人类的高度重视。工 业生产中会产生各种有机物废气，主要
26、包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺 类等；这些有机废气会造成大气污染，危害人体健康，而且还会造成浪费，所以有机 废气的处理与净化势在必行1。 1 治理技术治理技术 总的来说，有机废气的处理方法主要有两类:一类是回收法。回收法是通过物理 方法，在一定温度、压力下，用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有 机化合物（VOCs） ，主要包括活性碳吸附、变压吸附、冷凝法和生物膜法等。另一类 是消除法。消除法是通过化学或生物反应，用光、热、催化剂和微生物等将有机物转 化为水和二氧化碳，主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解 法、光分解法等2。接下来具体的讲述一下具有代表性
27、的各种处理方法： 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 5 - 1.1 活性碳吸附法活性碳吸附法 活性碳多是粉末状或颗粒状，大部分情况下不能直接用于各种净化设备中，必须 使活性炭具有一定形状和支撑强度，才能使用，活性炭经过特殊的工艺处理后，能产 生丰富的微孔结构，这些人眼看不到的微孔能够依靠分子力，吸附各种有害的气体和 液体分子，从而达到净化的目的。活性炭吸附过程包括吸附净化和热脱再生。吸附净 化过程是将有机废气由排气风机送入吸附床， 有机废气在吸附床被吸附剂吸附而使气 体得到净化，净化后的气体排向大气即完成净化过程；热脱再生过程是当吸附床内吸 附剂所吸附的有机物达到允许的吸附
28、量时，该吸附床已经不能再进行吸附操作，而转 入脱附再生。脱附再生即用来自催化的热空气吹扫吸附剂，使吸附的有机物脱附出来 达到使吸附剂的吸附能力再生的目的3。活性碳吸附法适用于大风量、低浓度、温度 不高的有机废气治理。此法工艺成熟，效果可靠，易于回收有机溶剂，因此被广泛地 应用于化工、喷漆、印刷、轻工等行业的有机废气治理，尤其是苯类、酮类的处理。 在工业吸附过程中，活性炭是使用的最为广泛的一种吸附剂，但它也不是没有缺点， 与活性炭相比，沸石是一种很好的替代吸附剂，因为它具有耐高温、在湿润的条件下 能保持很好的吸附能力、不易燃的优点，可以达到同样的吸附效果4。 1.2 催化燃烧法催化燃烧法 催化燃
29、烧是一种处理有机气体的有效方法，特别适于处理量大、气体浓度较低时 苯类、醛类、酮类、醇类等各类有机废气的处理。催化燃烧法的作用原理是：有机气 体中的碳氢化合物在较低的温度下（250-300） ，通过催化剂的作用，被氧化分解成 无害气体并释放热量。 这种高浓度的有机气体在催化燃烧时所放出的热量足以维持其 催化反应时所需要的温度，无需外加热源，燃烧后的热空气又可以用于对吸附剂的热 脱附再生，达到废物及废能综合利用，同时节能的目的。在催化燃烧过程中，燃烧反 应温度低，一般比热焚烧要低 300500，由于燃烧完全，不会产生CO和剩余可燃 气体， 不易生成高温下的二次污染物如二噁英、 氮氧化物等， 而且
30、脱除污染物效率高， 还可以回收热量节约能源，最终有机气体在催化床催化剂的作用下，于一定温度下转 化为水和二氧化碳，并排向大气5。此处理方法的关键问题是开发与研制一种起燃点 低、催化活性高、稳定和价廉的催化剂。用浸渍法研制的过渡金属及其氧化物系列的 燃烧催化剂效果较好；另外,近年来纳米粒子催化剂具有高比表面积，活性点多，催 化活性和选择性大于一般催化剂， 故在催化方面的潜在应用展现了一个生机盎然的研 究领域，在 21 世纪会扮演催化反应的主要角色。特别是在本体催化剂中通过掺杂金 属、金属氧化物、碳酸盐或合成复合纳米氧化物，通过研究掺杂质在基体微粒结构中 的调节作用和催化反应中的决定作用来降低催化
31、燃烧反应的自燃温度， 增加表面氧量 使其在贫燃条件下能稳定燃烧，提高催化剂对有毒气体和污染气体的消除率，这是行 之有效的途径。 1.3 纳米纳米TiO2光催化净化法光催化净化法 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 6 - 纳米TiO2光是一种光触媒， 光触媒就是使用光的能量在某种媒介上使有害气体发 生分解反应。 采用TiO2半导体纳米材料及紫外光， 其工作原理是通过光催化氧化反应 净化消除挥发性有机气体。所谓光催化氧化反应，就是让特定波长的光照射纳米TiO2 半导体材料，可以激发出“电子空穴“对(一种高能粒子)，这种“电子空穴“和 周围的水、氧气发生反应后，就产生了具有极强氧
32、化能力的自由基活性物质，可将气 体中的甲醛、苯、氨气、硫化氢等有害污染物氧化、分解成CO2、H2O等无毒无味的 物质。纳米TiO2光催化净化法见下表 1： 表表 1 催化净化催化净化 Table 1 Purification by the way of catalysis 净化原理 功能及特点 优点 光催化氧化 充分分解室内各种有害的挥发性有机气体(如 甲醛、苯等)，净化后空气质量达国家标准。 可将有机物分解成CO2、 H2O， 因此不存在 吸附饱和和二次污染问题，也无需清洗、 更换。 1.4 吸附浓缩吸附浓缩+催化燃烧法催化燃烧法 通过分析并比较各种处理有机废气的技术与工艺， 我们提出了结合
33、的处理工艺技 术，此工艺技术适用于大风量、低浓度的苯类、酮类、醛类、醇类等多种有机废气治 理。采用活性炭纤维吸附浓缩、热空气脱附和催化燃烧三种组合工艺净化有机废气。 工艺流程见下图1： 1.过滤阻火器 2.气流分布器 3.吸附床 4.热风机 5.换热器 6.预热室 7.催化床 8.集气器 9.排风机 图图 1 流程示意图流程示意图 Figure 1 Schematic flow diagram for the process 有机废气经预处理除去粉尘或兼除其催化剂毒物， 而后由风机送入预热器预热至 起燃温度以上，在进入催化床反应。工艺中采用远红外辐射直接加热催化床，可以明 从硫化锑矿渣中提取硫实验研究及工业化展望开题报告 - 7 - 显减少启动时间和启动功率， 降低预热温度。 借助于换热器， 可以明显减少加热功率， 在启动阶段，换热器使反应床和进入反应床的空气不断升温，直至预热器所供给的热 量全部被设备和换热器的出口气流带走。换热器的另一个作用是回收反应热，视有机 组分浓度的高低，顶替部分或全部的电加热。如浓度大于 1000ppm，运行中所需的预 热功率就可以很
