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钙、锰钒酸盐体系酸浸过程钒的浸出行为研究

钢铁钒钛 2024年第3期45卷 16-24页

作者：李菲菲温婧姜涛李常青肖浩东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819

钒酸钙和钒酸锰是钒渣钙化焙烧过程中重要的焙烧产物,其在硫酸中的溶解浸出行为对提钒过程钒收率有重要影响。采用单因素试验递进式研究了浸出pH值、时间及温度对合成钒酸钙(锰)以及钒渣钙化(锰化)、钙锰复合焙烧熟料中钒组元浸出行为... 详细信息

钒酸钙和钒酸锰是钒渣钙化焙烧过程中重要的焙烧产物,其在硫酸中的溶解浸出行为对提钒过程钒收率有重要影响。采用单因素试验递进式研究了浸出pH值、时间及温度对合成钒酸钙(锰)以及钒渣钙化(锰化)、钙锰复合焙烧熟料中钒组元浸出行为的影响。结果表明,合成CaV_(2)O_(6)、Ca2V_(2)O_(7)、Ca3V_(2)O_(8)及Mn_(2)V_(2)O_(7)在pH值分别为3.0、3.0、5.0、2.2的硫酸溶液中于60℃下浸出60 min时,钒的浸出率达到最大值,分别为43.62%、98.79%、97.98%、98.06%。pH值为1.0~2.0时,四种钒酸盐钒的浸出率均出现一个低谷,这是由钒的水解引起的。钒渣常规钙化和锰化焙烧过程中主要生成Ca_(2)V_(2)O_(7)和Mn_(2)V_(2)O_(7)两种钒酸盐,浸出pH值为2.5时,钒的浸出率分别为85.24%、87.07%;钒渣钙锰复合焙烧过程中生成的焦钒酸钙、焦钒酸锰共生复盐,熟料于pH值为2.5的硫酸溶液中浸出后钒的浸出率最大为90.09%,较常规钙化、锰化体系钒的浸出率高约四个百分点,表明钙、锰协同提钒与单一添加剂提钒相比有一定的强化作用。

关键词：钒渣钙化焙烧钒酸钙钒酸锰浸出行为

间歇-阶段性酸雨入侵对填埋稳定化飞灰中重金属浸出行为影响

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环境科学学报 2022年第10期42卷 411-419页

作者：李卫华王琰吴寅凯于倩雯孙英杰卞荣星王华伟王亚楠张鹏菲郑智博青岛理工大学环境与市政工程学院青岛市固体废物污染控制与资源化工程研究中心青岛266520

以间歇-分阶段进水方式进行了模拟酸雨柱式动态淋溶实验.结果表明,间歇-阶段性酸雨入侵会影响填埋飞灰中Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的浸出行为;尤其间歇停滞期后的初期酸雨入侵会增加多数重金属的再浸出水平,且该部分重金属的释放主要源于前阶... 详细信息

以间歇-分阶段进水方式进行了模拟酸雨柱式动态淋溶实验.结果表明,间歇-阶段性酸雨入侵会影响填埋飞灰中Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的浸出行为;尤其间歇停滞期后的初期酸雨入侵会增加多数重金属的再浸出水平,且该部分重金属的释放主要源于前阶段酸雨侵蚀过程中所形成的非稳定性(弱酸态)重金属.各酸雨侵蚀阶段,部分重金属(如Pb-Zn)的浸出行为具有相关性,这与各重金属在飞灰基质内的赋存形态、矿物相稳定性及酸性侵蚀程度等有关.各阶段酸雨入侵会相继溶出飞灰中的可溶性(NaCl、KCl等)、难溶性氯盐(CaClOH)以及微溶性钙盐(CaSO_(4)),并增加CaCO_(3)和Ca-Al-Si-O等矿物的峰强.各阶段酸雨入侵会使初始飞灰表面的团簇状结构逐渐被酸性(H+)侵蚀作用破坏,并暴露出大量棒状或条形状CaCO_(3)晶体,且随着酸雨入侵次数的增加,CaCO_(3)也将逐渐被侵蚀破坏.本研究为非连续酸性降雨条件下填埋稳定化飞灰的重金属浸出行为评价及风险管控提供了科学依据.

关键词：稳定化飞灰填埋酸雨入侵重金属浸出行为

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赤泥复合充填材料浸出行为及固化机制

复合材料学报 2023年第12期40卷 6729-6739页

作者：刘树龙王贻明吴爱祥张敏哲王志凯吴立波北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 贵州川恒化工股份有限公司福泉550500

针对赤泥高碱性、化学成分复杂、资源化利用率低的问题,以赤泥协同粉煤灰等多固废制备矿山充填材料,对比研究赤泥复合材料配比对充填体抗压强度的发展规律,采用XRD、SEM等微观分析手段揭示充填材料水化机制,通过淋溶试验、毒性浸出试验... 详细信息

针对赤泥高碱性、化学成分复杂、资源化利用率低的问题,以赤泥协同粉煤灰等多固废制备矿山充填材料,对比研究赤泥复合材料配比对充填体抗压强度的发展规律,采用XRD、SEM等微观分析手段揭示充填材料水化机制,通过淋溶试验、毒性浸出试验探明充填体固碱机制、浸出行为及毒害离子固化机制。结果表明:赤泥复合材料质量比为赤泥∶粉煤灰∶水泥=3:7:0.4时,充填体3、7、28天抗压强度分别为0.76、1.35、1.87 MPa,材料成本为78.08元/吨,满足矿山充填开采要求。在赤泥-粉煤灰-水泥的协同互锁作用下,充填体生成了以水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、钙矾石、钠系菱沸石为主的水化产物,且赤泥∶粉煤灰质量比越小,粉煤灰比表面积越大,充填体结构越致密,固碱效果越好。钙矾石和C-S-H凝胶通过物理固封和化学结合的形式,使赤泥复合材料毒性离子浸出浓度满足固废要求。

关键词：赤泥粉煤灰充填材料水化机制浸出行为

重金属在煤气化过程中迁移规律及在气化渣中浸出行为和固化处理综述

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洁净煤技术 2023年第7期29卷 173-188页

作者：陈博文熊卓赵永椿张军营华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 华中科技大学煤燃烧与低碳利用全国重点实验室湖北武汉430074 国家环境保护燃煤低碳利用与重金属污染控制工程技术中心湖北武汉430074

随着我国煤气化行业不断发展,产生的煤气化渣总量也越来越多,已成为急需解决的问题之一。为充分利用气化灰渣,拓宽其应用场景,体现潜在的资源价值,已在建材、陶瓷、玻璃、分子筛、催化剂等行业进行了大量探索,并得到成功运用。然而,煤... 详细信息

随着我国煤气化行业不断发展,产生的煤气化渣总量也越来越多,已成为急需解决的问题之一。为充分利用气化灰渣,拓宽其应用场景,体现潜在的资源价值,已在建材、陶瓷、玻璃、分子筛、催化剂等行业进行了大量探索,并得到成功运用。然而,煤气化过程中,煤中有害重金属元素(Hg、Cr、Cd、Pb、Zn、Ni)会残留在气化灰渣中,其可能随扬尘、降水等释放或浸出到环境中,对生态环境和人类生命健康造成不利影响,制约煤气化渣综合利用。在气化过程中,煤中重金属的迁移受气化温度、气氛和压力等条件影响,不同种类重金属受这些条件的作用方式和影响程度也不同。对于煤气化渣中重金属,其浸出率受浸出液pH、浸出温度、固液比、颗粒尺寸和浸出时间等因素影响,其中浸出液pH是主要影响因素。为稳定灰渣中重金属,降低重金属释放和浸出,减少环境污染,总结梳理了煤气化渣中重金属的固化处理技术,并根据固化方式分为水泥固化、热处理固化、水热处理固化、添加剂固化、化学共沉淀固化和矿化协同固化等6种方式。

关键词：煤气化渣重金属迁移转化浸出行为固化处理

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浸矿液pH对离子吸附型稀土浸出行为影响实验研究

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稀土 2022年第6期43卷 35-43页

作者：黄成光王晓军胡凯建周凌波汪豪王宇叶华昌江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 江西理工大学江西省矿业工程重点实验室江西赣州341000

为了探究浸矿液pH对离子吸附型稀土浸出行为的影响,从宏观和微观相结合的角度对离子吸附型稀土浸出行为进行了研究。实验采用不同pH硫酸镁溶液作为浸矿液对离子吸附型稀土进行室内模拟柱浸实验,同时采用核磁共振技术测定浸矿过程试样的... 详细信息

为了探究浸矿液pH对离子吸附型稀土浸出行为的影响,从宏观和微观相结合的角度对离子吸附型稀土浸出行为进行了研究。实验采用不同pH硫酸镁溶液作为浸矿液对离子吸附型稀土进行室内模拟柱浸实验,同时采用核磁共振技术测定浸矿过程试样的横、纵两向反演图像及T2图谱、孔隙结构等参数,分析了不同pH(2~4.5)对离子吸附型稀土浸矿行为的影响规律。结果表明,当pH>2.5时,随浸矿液pH降低,稀土浸出率增加,浸矿过程中试样内部孔隙结构由大孔隙和超大孔隙向小中孔隙演化;当pH浸出率减小,浸矿过程中试样内部孔隙先由大孔隙和超大孔隙向小中孔隙演化,随着离子交换反应结束,小中孔隙又向大孔隙和超大孔隙演化。分析认为,这种差异是由于稀土矿体微细颗粒在孔隙表面沉积和释放动态转化过程导致,受离子置换反应引发浸矿液离子强度变化等因素影响。

关键词：离子吸附型稀土柱浸 pH 孔隙演化浸出行为

电解锰渣-赤泥路面砖中锰的浸出行为研究及长期释放预测

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环境科学研究 2023年第10期36卷 2000-2010页

作者：刘博梁宇廷孟棒棒岳波王涛高红昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650504 中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所北京100012

电解锰渣和赤泥是电解锰和氧化铝生产过程中的副产物,由于缺乏有效的管理手段,导致其存量持续积累,造成了严重的环境影响和资源浪费,因此有必要对其进行资源化利用,以减小环境影响并促进冶炼锰、铝行业的绿色可持续发展.该研究使用无害... 详细信息

电解锰渣和赤泥是电解锰和氧化铝生产过程中的副产物,由于缺乏有效的管理手段,导致其存量持续积累,造成了严重的环境影响和资源浪费,因此有必要对其进行资源化利用,以减小环境影响并促进冶炼锰、铝行业的绿色可持续发展.该研究使用无害化渣和水洗无害化渣,结合水泥、石料和河砂等原料,按一定配比制备得到透水混凝土路面砖(permeable concrete paving bricks,PCB)和水洗透水混凝土路面砖(washed permeable concrete paving bricks,WPCB),为评估两种路面砖在柳州市长期使用过程中存在的潜在环境风险,采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375方法研究特征污染物Mn^(2+)的浸出行为,通过多种动力学方程拟合并预测Mn^(2+)的浸出行为,并借助IWEM模型对路面砖的拟利用路面区域进行评估.结果表明:①在相同的配比条件下,WPCB中Mn^(2+)的累积释放量较PCB更低;在不同的配比条件下,Mn^(2+)的累积释放量随渣掺量的增加呈现先降低后升高的趋势.②除水洗无害化渣和水泥掺量分别为8%和25%的WPCB-2在全浸出阶段中Mn^(2+)的浸出行为受扩散控制影响外,其余样品均受表面冲刷影响.③对于选取的4种动力学方程,Elovich方程更适合描述Mn^(2+)的浸出行为,且PCB和WPCB于10年和20年内Mn^(2+)的预计释放量分别在1.51~13.78和1.71~16.54μg/kg之间.④IWEM模型的模拟结果显示,路面砖符合环境安全性要求.研究显示,两种无害化渣所制得的路面砖在实际应用场景中均无潜在的环境风险,可进一步扩展其资源化利用场景.

关键词：电解锰渣赤泥路面砖浸出行为动力学方程

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渗滤浓缩液浸沥飞灰中氯及重金属的浸出行为

环境科学与技术 2023年第7期46卷 222-227页

作者：韩港彭波谭鑫周博赵同文吴小刚长江大学城市建设学院湖北荆州434023

遵循“以废治废”的研究思路,该文利用垃圾渗滤液浓缩液浸洗焚烧飞灰,研究了城市生活垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液浓缩液的环境无害化协同处置。对比考察了浸洗液种类、液固比、pH等参数对垃圾焚烧飞灰中氯及重金属脱除效果的影响。结果表... 详细信息

遵循“以废治废”的研究思路,该文利用垃圾渗滤液浓缩液浸洗焚烧飞灰,研究了城市生活垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液浓缩液的环境无害化协同处置。对比考察了浸洗液种类、液固比、pH等参数对垃圾焚烧飞灰中氯及重金属脱除效果的影响。结果表明:浓缩液从飞灰中浸出氯的效果优于纯水,浸出氯的质量分别占总氯质量的42.6%和79.0%;浓缩液能浸出Cd、Cr等纯水不能浸出的重金属,酸性条件下有利于Cu、Zn、Cd等重金属的浸出;120 min浸出实验中,前30 min飞灰中氯的浸出量占98%以上,氯洗脱量随液固比的增加而增加,随pH增加而降低。XRD结果显示飞灰经过浓缩液浸洗后KCl、NaCl等特征峰消失,说明飞灰含有的氯盐在浸洗中被浸出。

关键词：垃圾渗滤液浓缩液垃圾焚烧飞灰脱氯重金属浸出行为

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砷锑铋中和富集渣中铋浸出行为及动力学

有色金属工程 2022年第5期12卷 75-83页

作者：曾颜亮邹耕廖春发刘付朋江西理工大学材料冶金化学学部江西赣州341000 紫金矿业集团股份有限公司福建上杭364200

砷锑铋中和富集渣是阳极泥全湿法处理工艺中重要中间产物,富含Bi、Sb等有价金属,具有较高的回收价值,但因富集渣中金属种类较多,且赋存行为复杂,Bi及有价金属高效提取面临较大挑战。提出采用盐酸全溶法处理该富集渣,主要考察了HCl浓度... 详细信息

砷锑铋中和富集渣是阳极泥全湿法处理工艺中重要中间产物,富含Bi、Sb等有价金属,具有较高的回收价值,但因富集渣中金属种类较多,且赋存行为复杂,Bi及有价金属高效提取面临较大挑战。提出采用盐酸全溶法处理该富集渣,主要考察了HCl浓度、液固比、反应温度及反应时间对Bi及其余金属浸出行为的影响,同时研究了Bi的浸出过程动力学。结果表明:在HCl浓度6.0 mol/L、液固比(mL/g)6、温度80℃、浸出时间15 min的条件下浸出时,Bi、Cu、Pb、As、Sb的浸出率分别为97.4%、96.1%、75.9%、93.6%、96.0%;Bi在盐酸浸出过程中的动力学控制条件可分为两个阶段,浸出过程前期受界面传质与扩散混合控制,后期受化学反应控制,其反应活化能分别为14.50 kJ/mol和82.80 kJ/mol。

关键词：砷锑铋中和富集渣铋浸出动力学浸出行为

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硫酸体系中赤铜矿氧化浸出行为研究

硫酸体系中赤铜矿氧化浸出行为研究

作者：石云峰昆明理工大学

学位级别：硕士

赤铜矿是氧化铜矿之一,其含铜量高达88.8%,提高赤铜矿的利用效率对我国铜资源的开发具有战略意义。赤铜矿的回收方法主要分为硫化-黄药浮选法和浸出法。硫化-黄药浮选法因为赤铜矿中的铜为+1价,从硫化热力学的角度来说,硫化钠中的硫离... 详细信息

赤铜矿是氧化铜矿之一,其含铜量高达88.8%,提高赤铜矿的利用效率对我国铜资源的开发具有战略意义。赤铜矿的回收方法主要分为硫化-黄药浮选法和浸出法。硫化-黄药浮选法因为赤铜矿中的铜为+1价,从硫化热力学的角度来说,硫化钠中的硫离子很难与+1价的铜反应,不易在矿物表面形成硫化膜,黄药类捕收剂难以吸附在矿物表面,进而无法获得较高的浮选指标。酸性浸出法主要是通过酸对赤铜矿进行浸出,赤铜矿与酸发生歧化反应,生成铜离子和铜单质,浸出率最高才到50%,酸性浸出赤铜矿是一个电化学过程,赤铜矿的Cu（Ⅰ）需要被氧化,得到电子才能提高铜的浸出率。二氧化氯是一种强氧化剂,其氧化还原电位高,绿色无毒,在湿法冶金方面具有很好的应用前景。本论文以赤铜矿为研究对象,二氧化氯作为氧化剂,在硫酸体系中氧化浸出赤铜矿,考察了温度、硫酸浓度、矿物粒度和搅拌速度等因素对赤铜矿的浸出动力学的影响,并通过原子力显微镜、扫描电镜、飞行时间二次离子质谱仪、电化学、X射线光电子能谱仪等检测手段对赤铜矿氧化浸出前后的形貌、性质等进行了表征,探究其氧化浸出机理。浸出动力学的研究结果显示,在硫酸体系中加入氧化剂二氧化氯,显著提高了赤铜矿中铜的浸出率。对浸出过程的动力学模型进行研究,发现赤铜矿在硫酸体系中氧化浸出的过程是由混合步骤控制的,在20-60°C时,表观活化能为39.06 k J/mol。赤铜矿的浸出动力学方程可以描述为:1/3ln（1-x）-1+（1-x）=[k·（c）·（r_o）·（SS）·exp（-39.06/RT）]·t;采用AFM对赤铜矿氧化浸出前后矿物表面形貌的变化和粗糙度的分析,结果表明,在二氧化氯和硫酸共同作用于矿物表面时,矿物表面形貌与粗糙度的变化最大,氧化浸出的反应更剧烈,二氧化氯的添加能促进硫酸体系中赤铜矿的浸出效果;通过SEM-EDS对赤铜矿在不同处理方法下的表面形貌以及半定量结果分析,二氧化氯参与下的酸浸能更好地从赤铜矿中提取铜;对赤铜矿在不同条件下的XPS进行分析,发现在二氧化氯的作用下,赤铜矿表面的一价铜转变为二价铜,说明二氧化氯能有效氧化赤铜矿。对氧化浸出反应过程中的赤铜矿表面进行XPS分析,发现浸出后的赤铜矿表面依然和原矿性质相近,表明赤铜矿每被氧化一层,硫酸就将新生成的氧化铜薄膜溶解;对赤铜矿在氧化浸出前后的样品进行To F-SIMS分析,通过对Cu O、O、SO和Cu SO这些二次离子的归一化强度的分析,发现赤铜矿在二氧化氯的参与下的浸出反应,能大量消耗Cu O、O二次离子,在表面生成更多的SO和Cu SO,这一结果表明,二氧化氯作用下赤铜矿的酸浸能获得更好的浸出效果;通过CV曲线和Tafel曲线对二氧化氯氧化赤铜矿的行为进行研究。CV曲线的研究结果显示,高浓度的二氧化氯对赤铜矿的氧化效果更好,Tafel曲线的结果也能证明这一观点。在二氧化氯的浓度升高时,赤铜矿的腐蚀速度更快,这说明了赤铜矿在高浓度的二氧化氯溶液中,氧化速度更快,氧化效率更高;通过Materials Studio中的CASTEP模块和Dmol模块对赤铜矿的氧化浸出过程进行DFT计算,得到吸附能、差分电荷密度、态密度等参数以及赤铜矿氧化浸出的演变过程,经过分析发现,在二氧化氯的参与下,赤铜矿的浸出反应更容易发生。

关键词：赤铜矿二氧化氯氧化浸出浸出行为