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以盐湖氯化镁制备高附加值镁铝尖晶石新工艺的基础研究

批准号:
U1407111
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
王均凤
学科分类:
化工热力学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
张妍、曾澜沐、曾艳、程荡、王旭、娄晓军

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项目成果

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中文摘要
青海盐湖生产钾肥的过程中,副产大量的水氯镁石没有得到有效利用,以其为原料生产高附加值镁产品是解决盐湖镁资源综合利用的有效途径。本项目提出了以盐湖钾肥副产氯化镁为原料,氨气作为沉淀剂与氯化铝共沉淀得到Mg4Al2(OH)14∙3H2O前驱体,进一步在较低温度下(500 °C)煅烧生产镁铝尖晶石的绿色新工艺。制备前驱体过程中得到的母液则利用原料的共离子效应生产氯化铵产品,从而解决了污水排放的问题。针对这一新工艺,申请人将开展的物理化学基础研究包括:Mg4Al2(OH)14∙3H2O在气-液-固体系的反应结晶机理和结晶动力学的研究;NH4-Al-Fe(II)-Mg-Ca-K-Cl-H2O复杂体系中氯化铵和氯化铝盐析结晶行为的研究;基于积分方程理论和微扰理论建立NH4-Al-Fe(II)-Mg-Ca-K-Cl-H2O体系的热力学模型,为该绿色新工艺的开发和放大提供完善的数据和理论基础。
英文摘要
A large amount of byproduct MgCl2 which were obtained during the process of KCl fertilizer using carnallite as material in Qinghai saltlake district, are not used effectively right now. Producing high value-added product using this kind of material will be an effective method to solve comprehensive utilization of magnesium resource of saltlake. Therefore, a new green technology of Mg-Al spinel production has been put forward in this project as followed: Mg4Al2(OH)14∙3H2O precursor which can be obtained with the reaction of byproduct MgCl2 and AlCl3 through introducing of NH3. Precipitate can be further calcined at lower temperature (500 °C) to produce Mg-Al spinel which is a high value-added magnesium-based product. The obtained NH4Cl-rich solutions provided an opportunity to recover NH4Cl with the aid of the common ion effect by feeding MgCl2-AlCl3. This process realized the objective of water recycling and reduced sewage discharge. Therefore, this is a green new technology. In this project, the specific research contents include: (1) The reactive crystallization kinetics and reactive mechanisms of Mg4Al2(OH)14∙3H2O in the gas-liquid-solid system will be studied. (2) The phase equilibrium data of the complex system NH4-Al-Fe(II)-Mg-Ca-K-Cl-H2O will be measured and the phase behavior will be studied. (3) Based on non-primitive mean spherical approximation (MSA) approach by accounting for electrostatic interaction between ions and hard-sphere perturbation theory by accounting for the dispersion interaction with Cotterman et al.'s equation of state for a Lennard-Jones fluid, a thermodynamic model for the NH4-Al-Fe(II)-Mg-Ca-K-Cl-H2O system will be established. All of these will provide the data and theory foundamentals for the development and industrial scale up of this thchnology.
以盐湖钾肥生产过程中副产的水氯镁石为原料生产高附加值镁产品是解决盐湖镁资源综合利用的有效途径。申请人提出了以盐湖钾肥副产氯化镁为原料,氨气作为沉淀剂与氯化铝共沉淀得到Mg4Al2(OH)14∙3H2O前驱体,进一步在较低温度下煅烧生产镁铝尖晶石产品的绿色新工艺。通过研究Mg4Al2(OH)14∙3H2O在气-液-固体系的反应结晶动力学,确定了制备镁铝尖晶石的最佳工艺参数,得到的产品符合国家标准;基于测定的相平衡数据 (AlCl3-NH4Cl-H2O, AlCl3-MgCl2-H2O, AlCl3-CaCl2-H2O, FeCl2-CaCl2-H2O,AlCl3-CaCl2-FeCl2-H2O)以及从文献上筛选的相平衡数据,建立了NH4-Al-Fe(II)-Mg-Ca-K-Cl-H2O复杂体系的热力学模型;基于建立的热力学模型,通过共离子效应,得到了回收沉淀镁铝尖晶石中间体母液中氯化铵的最佳工艺路线,确保整个工艺过程无废水排放。所有这些为该绿色新工艺的开发和放大提供完善的数据和理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Concentration of ionic liquids by nanofiltration for recycling: Filtration behavior and modeling
通过纳滤浓缩离子液体以进行回收:过滤行为和建模
DOI: 10.1016/j.seppur.2016.03.042
发表时间: 2016-06
期刊: Separation and Purification Technology
影响因子: 8.6
作者: [Junfeng Wang, Jianquan Luo, Xiangping Zhang, Yinhua Wan]
通讯作者: Yinhua Wan
DOI: 10.1016/j.gee.2016.11.004
发表时间: 2016-10
期刊: Green Energy & Environment
影响因子: 13.3
作者: [Junfeng Wang;C. Petit;Xiangping Zhang;A. Park]
通讯作者: Junfeng Wang;C. Petit;Xiangping Zhang;A. Park
Thermodynamic and kinetic studies of the MgCl2-NH4Cl-NH3-H2O system for the production of high purity MgO from calcined low-grade magnesite
低品位煅烧菱镁矿生产高纯氧化镁MgCl2-NH4Cl-NH3-H2O体系的热力学和动力学研究
DOI: 10.1002/aic.14789
发表时间: 2015
期刊: AICHE Journal
影响因子: 3.7
作者: [Wang Junfeng, Li Zhibao, Park Ah-Hyung Alissa, Petit Camille]
通讯作者: Petit Camille
DOI: 10.1021/acs.jced.5b00603
发表时间: 2016-01
期刊: Journal of Chemical & Engineering Data
影响因子: --
作者: [Junfeng Wang;C. Petit;Xiangping Zhang;Shian Cui]
通讯作者: Junfeng Wang;C. Petit;Xiangping Zhang;Shian Cui
共 6 条
    超微孔硅基材料制备及离子液体中微量金属离子分离性能
    离子液体微环境强化盐湖锂在两相介质界面处的分离机制
    基于非原始平均球近似理论的离子液体体系相平衡模型
    • 批准号:
      21206165
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      25.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      王均凤
    • 依托单位:
    以离子液体为介质制备无水氯化镁新方法的基础研究
    国内基金
    海外基金