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Migration and distribution characteristics of soil heavy metal(loid)s at a lead smelting site

Journal of Environmental Sciences 2024年第1期135卷 600-609页

作者： Chuxuan Li Mu Li jiaqing zeng Shanxin Yuan Xinghua Luo Chuan Wu Shengguo Xue School of Metallurgy and Environment Central South UniversityChangsha 410083China Chinese National Engineering Research Center for Control and Treatment of Heavy Metal Pollution Central South UniversityChangsha 410083China

Heavy metal(loid)s contamination is a constant issue at smelting sites.It is essential to investigate the spatial distribution and migration characteristics of heavy metal(loid)s in the soil for environmental management and remediation strategies of non-ferrous smelting sites.In this study,203 soil samples from 57 sites were collected in a typical lead smelting site.The findings demonstrated that there were significant Pb,Zn,Cd,and As contamination in soil samples.The spatial distribution of heavy metal(loid)s showed strong spatial heterogeneity,the contaminated soil areas of Pb,As,Cd,and Zn were 99.5%,98.9%,85.3%,and 72.4%,respectively.Pb,Cd,and As contamination of the soil reached a depth of 5 m,which migrated from the surface to deep soil layers.The leaching contents of Zn,Pb,and As decreased obviously in 3-4 m soil layer,but the leaching content of Cd was still high,which indicated the high migration of Cd.With the increase of depth,the proportion of acid soluble fraction of heavy metal(loid)s decreased,and the residual fraction increased.The acid soluble fraction of Cd accounted for a higher proportion,and As mainly existed in reducible and residual fractions in soil.According to the calculation of the migration factor,the migration of heavy metal(loid)s in soils were ordered as Cd>Zn>Pb>As.The outcomes are advantageous for risk reduction and site remediation for non-ferrous metal smelting sites.

关键词： Smelting sites Heavy metal(loid)s Spatial distribution Chemical speciation Migration characteristics

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Geochemical fractionation and potential release behaviour of heavy metals in lead–zinc smelting soils

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Journal of Environmental Sciences 2024年第5期139卷 1-11页

作者： Xinghua Luo Chao Xiang Chuan Wu Wenyan Gao Wenshun Ke jiaqing zeng Waichin Li Shengguo Xue School of Metallurgy and Environment Central South UniversityChangsha 410083China Chinese National Engineering Research Center for Control and Treatment of Heavy Metal Pollution Central South UniversityChangsha 410083China Department of Science and Environmental Studies The Education University of Hong KongHong Kong 999077China

The lack of understanding of heavy metal speciation and solubility control mechanisms in smelting soils limits the effective pollution control.In this study smelting soils were investigated by an advanced mineralogical analysis(AMICS),leaching tests and thermodynamic modelling.The aims were to identify the partitioning and release behaviour of Pb,Zn,Cd and As.The integration of multiple techniques was necessary and displayed coherent results.In addition to the residual fraction,Pb and Zn were predominantly associated with reducible fractions,and As primarily existed as the crystalline iron oxide-bound fractions.AMICS quantitative analysis further confirmed that Fe oxyhydroxides were the common dominant phase for As,Cd,Pb and Zn.In addition,a metal arsenate(paulmooreite)was an important mineral host for Pb and As.The pH-stat leaching indicted that the release of Pb,Zn and Cd increased towards low pH values while release of As increased towards high p H values.The separate leaching schemes were associated with the geochemical behaviour under the control of minerals and were confirmed by thermodynamic modelling.PHREEQC calculations suggested that the formation of arsenate minerals(schultenite,mimetite and koritnigite)and the binding to Fe oxyhydroxides synchronously controlled the release of Pb,Zn,Cd and As.Our results emphasized the governing role of Fe oxyhydroxides and secondary insoluble minerals in natural attenuation of heavy metals,which provides a novelty strategy for the stabilization of multi-metals in smelting sites.

关键词： Smelting soils Heavy metal Fractionation AMICS Geochemical modelling

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A practical method for identifying key factors in the distribution and formation of heavy metal pollution at a smelting site

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Journal of Environmental Sciences 2023年第5期127卷 552-563页

作者： jiaqing zeng Wenshun Ke Min Deng Jingqiang Tan Chuxuan Li Yizhi Cheng Shengguo Xue School of Metallurgy and Environment Central South UniversityChangsha 410083China School of Geosciences and Info-physics Central South UniversityChangsha 410083China New World Environment Protection Group of Hunan Changsha 410083China

Smelting activities are the main pathway for the anthropogenic release of heavy metals(HMs)into the soil-groundwater environment.It is vital to identify the factors affecting HMs pollution to better prevent and manage soil pollution.The present study conducted a comprehensive investigation of HMs in soil from a large abandoned Zn smelting site.An integrated approach was proposed to classify and quantify the factors affecting HMs pollution in the site.Besides,the quantitative relationship between hydrogeological characteristics,pollution transmission pathways,smelting activities and HMs pollutionwas established.Results showed that the soils were highly contaminated by HMs with a pollution index trend of As>Zn>Cd>Pb>Hg.In identifying the pollution hotspots,we conclude that the pollution hotspots of Pb,As,Cd,and Hg present a concentrated distribution pattern.Geo-detector method results showed that the dominant driving factors for HMs distribution and accumulation were the potential pollution source and soil permeability.Additionally,the main drivers are variable for different HMs,and the interaction among factors also enhanced soil HMs contamination.Our analysis illustrates how the confounding influences from complex environmental factors can be distilled to identify key factors in pollution formation to guide future remediation strategies.

关键词： Zinc smelting site Heavy metal pollution Spatial distribution Hotspot identification Geographical detector

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Study on Carburizing and Temperature Rising of the Semi-Steel Melt with Plasma Heating

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Journal of Iron and Steel Research(International) 1997年第1期4卷 19-21页

作者： Yuan Zhangfu zeng jiaqing Huang Daochang Wan Tianji Fan Yousan Beijing University of Science and Technology Tsinghua University

Experiments were carried out on carburizing and temperature rising of the semi steel melt in a plasma induction furnace.Influence of many factors, such as power supply mode,position of the plasma torch and bottom blown gas stirring,on heating efficiency and melt temperature distribution was studied. Melt temperature could be effectively controlled by plasma heating,and carbon content of semi steel melt increased from 1.92 % to 4.58 %, and the utilization rate of carbon reached up to 61.57 % during carburizing of the melt.

关键词： plasma heating carburizing temperature rising,semi steel melt

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喀斯特生境中山麻杆种群与环境因子的关系

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西南大学学报（自然科学版） 2022年第9期44卷 11-19页

作者：曾嘉庆陶建平西南大学生命科学学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 中南大学冶金与环境学院长沙410083

岩溶适生植物在喀斯特生态系统中占有重要的地位,是退化喀斯特环境恢复的关键所在.为阐明喀斯特环境因子对岩溶适生植物山麻杆Alchornea davidii种群的影响,揭示该种群对生境的独特适应机制,该文调查和分析了喀斯特生境中山麻杆种群特征... 详细信息

岩溶适生植物在喀斯特生态系统中占有重要的地位,是退化喀斯特环境恢复的关键所在.为阐明喀斯特环境因子对岩溶适生植物山麻杆Alchornea davidii种群的影响,揭示该种群对生境的独特适应机制,该文调查和分析了喀斯特生境中山麻杆种群特征,以及地形、土壤、生物、干扰等17个环境影响因子,采用主成分分析法探究了影响种群生存和发展的主要因子,并用相关分析和回归分析进一步揭示了种群特征与环境因子的关系.结果表明:①人为干扰是山麻杆种群生存和发展最主要的影响因子,适度干扰促进种群萌生更新,有利于种群发展;②群落物种多样性对山麻杆种群影响显著,物种间的竞争作用抑制了山麻杆种群的发展;③坡度、坡向和岩石裸露程度等通过限制其他物种的分布,对山麻杆种群更新有利.山麻杆种群在喀斯特生境中具有独特的适应机制,种群能够凭借较强的萌生更新能力抵抗外界干扰,且对喀斯特复杂异质的地形具有较强适应性.因此,在喀斯特地区干扰生境的初期植被恢复中,山麻杆是一种适宜的备选物种.

关键词：喀斯特种群特征环境因子主成分分析相关性分析

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含氧化镧精炼渣的热力学分析及性能优化

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中国冶金 2023年第7期33卷 31-39页

作者：赵博吴伟杨峰曾加庆何建中梁志刚钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081 内蒙古包钢钢联股份有限公司白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室内蒙古包头014010

针对含La稀土钢精炼渣的优化问题,采用分子-离子共存理论计算碱度、钙铝比(C/A)、MgO含量、MnO含量、FeO含量以及La_(2)O_(3)含量对La_(2)O_(3)活度、传氧量及硫容量的影响,并采用正交试验法确定最合适的精炼渣配比,从矿相结构、熔点等... 详细信息

针对含La稀土钢精炼渣的优化问题,采用分子-离子共存理论计算碱度、钙铝比(C/A)、MgO含量、MnO含量、FeO含量以及La_(2)O_(3)含量对La_(2)O_(3)活度、传氧量及硫容量的影响,并采用正交试验法确定最合适的精炼渣配比,从矿相结构、熔点等方面分析优化后的精炼渣性能。研究得出,随着碱度、C/A、MnO含量、La_(2)O_(3)含量的增加,La_(2)O_(3)活度增加;随着FeO含量的增加,La_(2)O_(3)活度减小;MgO含量对La_(2)O_(3)活度影响不大。FeO和MgO的含量对传氧量的影响较大,两者会明显增加传氧量,而碱度、C/A以及La_(2)O_(3)含量的增加则会降低传氧量。碱度以及C/A的增大会增加熔渣硫容量,MnO、MgO、FeO的增加则会降低硫容量。当熔渣碱度为8、C/A=1.8、w(FeO)=0.4%、w(La_(2)O_(3))=12%、w(MgO)=3%、w(MnO)=0.6%时,La_(2)O_(3)的活度为0.003 1,传氧量为2.83×10^(-6),硫容量为0.635 4,此时La_(2)O_(3)活度和硫容量相对较大,传氧量相对较小,为最优配比。优化后熔渣的矿相主要以3CaO·Al_(2)O_(3)、2CaO·SiO_(2)、MgO以及含La_(2)O_(3)矿相为主,熔化温度为1 338℃,因此在冶炼温度下能够很好地化渣,满足精炼要求,为稀土钢冶炼技术提供理论基础。

关键词：共存理论精炼渣优化正交试验矿相结构熔点含稀土氧化物渣

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炼钢区段推进层流专线化运行模式的思考与实践

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钢铁 2023年第11期58卷 61-68页

作者：曾加庆张军国林路段云祥贺庆崔怀周戴雨翔钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081 河钢集团唐钢公司河北唐山063000

炼钢区段内前、后工序链接时无规律的“时序错位”,造成不同工序间的无效等待或频繁被动改变工序链接方式,这些随机发生的事件如不能受控,或仍然依靠人为经验调控,势必造成流程运行效率偏低、耗散较大、过程稳定性较差、产品质量波动和... 详细信息

炼钢区段内前、后工序链接时无规律的“时序错位”,造成不同工序间的无效等待或频繁被动改变工序链接方式,这些随机发生的事件如不能受控,或仍然依靠人为经验调控,势必造成流程运行效率偏低、耗散较大、过程稳定性较差、产品质量波动和难以实现智能化调控等问题。对此,开展高炉-转炉流程炼钢区段层流专线化协同运行的系统分析与实践,为炼钢区段实现层流专线化协同运行提供有力支撑。结果表明,从钢铁流程物理侧开展工艺路径优化是钢铁流程实现智能化调控的重要支撑,也是流程智能化提升的前提和必由之路。按照专线化生产组织模式是对以往看似“可靠保险”、实际是复杂多变和低效的工艺路径进行简约优化,通过专线化生产组织和规范铁素物质流输运方式为手段,收窄各工序作业时间和工序间传搁时间,使炼钢区段具备各工序内“准等节奏”匹配和前后工序间“齐步走”的运行节律,满足连铸工序多炉连浇的时序要求,这是炼钢区段层流专线化运行的重要机制。经某厂采用2条专线化层流工艺路径初步实践,各工序符合专线化的链接比例由2021年12月的41.23%提高到2022年6月的66.27%,工序间传搁时间和炼钢区段总作业时间分别由2021年12月的87.9和253.9 min缩短至78.2和210.7 min,大致相当于增加了1炉钢的产量,生产效率提升效果显著。

关键词：工序连接时序错位调控规则专线化多工序层流协同运行

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KR工序时间-事件解析与快节奏运行分析

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钢铁 2023年第11期58卷 100-107,131页

作者：林路曾加庆张军国段云祥贺庆崔怀周戴雨翔钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所北京100081 河钢集团唐钢公司河北唐山063000

为了加快并稳定KR(Kambara Reactor)工序运行节奏,以满足与转炉快节奏相匹配的炼钢区段“一对一”专线生产要求,针对某钢厂KR工序作业周期偏长且波动大,KR深脱硫比例较低以及3座KR对应2座转炉时工序间节奏不匹配而带来的长程等待等问题... 详细信息

为了加快并稳定KR(Kambara Reactor)工序运行节奏,以满足与转炉快节奏相匹配的炼钢区段“一对一”专线生产要求,针对某钢厂KR工序作业周期偏长且波动大,KR深脱硫比例较低以及3座KR对应2座转炉时工序间节奏不匹配而带来的长程等待等问题,基于该厂KR工序工艺与装备情况,系统解析KR工序内时间-事件对应关系,分析了KR工序快节奏生产状况,制定KR高效稳定运行操作规则,与此同时建立了炼钢区段“一对一”层流运行条件下3座KR与2座转炉合理链接的框架规则,为炼钢区段专线化“一对一”层流运行生产提供有力支撑。研究结果表明,压缩出站前后等待时间、KR深脱硫在站处理时间以及提升KR深脱硫在站处理时间不大于30 min比例是KR脱硫装置深度挖潜的近期主要攻关方向,经过压缩工序内辅助时间和主操作时间实施,获得脱硫周期由优化前的59 min缩短至当前的35 min以内的效果;KR脱硫比例、深脱硫比例以及“开2备1”比例分别由2021年6月的45.9%、25.9%和0提高至当前的71.0%、46.3%和56.7%,优化效果明显;但受优质废钢资源等因素限制,未来KR工序将进一步提升深脱硫比例、定制KR工艺路径及加快生产节奏、提高扒渣深脱硫工艺路径下的“开2备1”组产比例,满足KR与转炉快节奏的匹配和“一对一”专线生产要求。

关键词： KR 深脱硫冶炼周期快节奏专线化

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技术结构、收入分配与经济增长——基于新卡莱茨基学派视角的分析

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中国经济问题 2020年第3期 3-18页

作者：李帮喜夏锦清曾嘉庆清华大学社会科学学院经济学研究所

本文通过建立存在两类生产者的新卡莱茨基模型,探讨技术结构变动和技术进步对均衡利润份额以及经济增长率的影响。本文发现技术结构的变动使得利润份额与经济增长呈现反向关系;生产者储蓄与投资对经济变化的敏感程度高(低)时,高劳动生... 详细信息

本文通过建立存在两类生产者的新卡莱茨基模型,探讨技术结构变动和技术进步对均衡利润份额以及经济增长率的影响。本文发现技术结构的变动使得利润份额与经济增长呈现反向关系;生产者储蓄与投资对经济变化的敏感程度高(低)时,高劳动生产率生产者占比扩大会产生刺激(抑制)的效应。技术进步会实现利润份额的增长能够对经济有促进作用。基于研究结果,作者认为当前要坚持供给侧改革,利用国有企业来支持偏向劳动者的分配安排,以完成保持经济增长和缩小收入差距的双重任务。

关键词：新卡莱茨基学派技术结构收入分配经济增长

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废钢资源科学高效利用促进低碳发展

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中国废钢铁 2023年第2期 27-28页

作者：林路曾加庆田志凌钢铁研究总院北京100081 中国金属学会北京100081

本文基于我国废钢属性、废钢资源分布以及废钢铁利用现状,分析了“双碳”需求战略,分析了我国发展电炉短流程的优势与迫切需求,最后,为健康有序发展电炉短流程,充分发挥全废钢电炉短流程低碳优势,结合我国在废钢循环利用方面存在的问题... 详细信息

本文基于我国废钢属性、废钢资源分布以及废钢铁利用现状,分析了“双碳”需求战略,分析了我国发展电炉短流程的优势与迫切需求,最后,为健康有序发展电炉短流程,充分发挥全废钢电炉短流程低碳优势,结合我国在废钢循环利用方面存在的问题,展望了我国废钢资源高效利用及钢铁行业低碳发展的趋势。

关键词：低碳发展资源高效利用废钢铁循环利用短流程废钢资源钢铁行业科学高效

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