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地质聚合反应制团对低品位铜矿石高压辊破碎——生物浸出的影响

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金属矿山 2020年第7期49卷 105-110页

作者：陈克强印万忠饶峰马英强吴洁缪彦福州大学紫金矿业学院福建福州350108 紫金矿业集团厦门紫金矿冶技术有限公司福建厦门361101

为使团聚体在酸性条件下保持稳定并提高浸出效率,对高压辊磨机破碎后的低品位铜矿石进行了地质聚合反应制团后的生物浸出研究。考察了地质聚合物凝胶对浸矿微生物氧化活性的影响,以及原料、团聚体和粗颗粒矿石在柱浸中的表现,并借助核... 详细信息

为使团聚体在酸性条件下保持稳定并提高浸出效率,对高压辊磨机破碎后的低品位铜矿石进行了地质聚合反应制团后的生物浸出研究。考察了地质聚合物凝胶对浸矿微生物氧化活性的影响,以及原料、团聚体和粗颗粒矿石在柱浸中的表现,并借助核磁共振波谱(NMR)和扫描电子显微镜(SEM)分析技术研究了团聚体的性质。结果表明:经高压辊磨机破碎的矿石制团后浸出,66 d浸出率为61%,而粗颗粒矿石在相同时间内浸出率仅为28%;地质聚合物凝胶不会减弱微生物的氧化活性;原料经制团后渗透性显著提高且团聚体在柱浸时能长时间保持稳定;地质聚合物凝胶的形成是团聚体在酸性条件下稳定的原因,且矿石颗粒以地质聚合反应团聚后,颗粒间仍存在有大量的孔隙和裂纹而利于浸出。高压辊磨机破碎后的低品位铜矿石经地质聚合反应制团后生物浸出可使得低品位铜矿石的提取更加高效,并被期望在堆浸中得到应用。

关键词：低品位铜矿石地质聚合反应制团生物浸出渗透性铜浸出率

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煤矸石的地质聚合反应资源化利用研究进展

矿业研究与开发 2023年第12期43卷 206-213页

作者：方屹杨浪饶峰张凯铭宁旭文福州大学紫金地质与矿业学院福建福州350108 福建省新能源金属绿色提取与高值利用重点实验室福建福州350108

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物。煤矸石堆积不仅侵占大量土地面积,还造成水体、空气和土壤的污染,煤矸石的绿色规模化消纳迫在眉睫。针对煤矸石的物化性质、直接利用、提质利用和地质聚合反应利用进行了总结归纳,... 详细信息

煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中产生的固体废弃物。煤矸石堆积不仅侵占大量土地面积,还造成水体、空气和土壤的污染,煤矸石的绿色规模化消纳迫在眉睫。针对煤矸石的物化性质、直接利用、提质利用和地质聚合反应利用进行了总结归纳,并指出煤矸石的地质聚合反应利用是继普通硅酸盐水泥后的第二代绿色胶凝技术,兼具规模化消纳和高值化利用。系统介绍了地聚合物的制备原料、形成过程、反应特点和机理,以及在抗侵蚀材料、耐高温建材、固化重金属和放射性元素等主要场景中的应用。同时指出煤矸石的地质聚合反应资源化利用范围广,利用过程绿色且能耗低,但目前仍存在工业化试验少及规模化推广难等问题。旨在总结煤矸石资源化利用途径的最新研究,进一步为规模化绿色消纳煤矸石提供借鉴。

关键词：煤矸石地质聚合反应资源化利用绿色消纳

基于稻壳灰的地质聚合反应对水洗城市生活垃圾焚烧飞灰稳固化的研究

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基于稻壳灰的地质聚合反应对水洗城市生活垃圾焚烧飞灰稳固化的研...

作者：王开东南大学

学位级别：硕士

城市生活垃圾焚烧飞灰因其高碱性、高盐分及高重金属含量被纳入《国家危险废物名录》。二次铝灰因含有大量的危险物质,亦被纳入《国家危险废物名录》。稻壳灰为稻壳煅烧后产生的灰分,含有丰富的Si O。基于以上三点,本文提出了基于稻壳灰... 详细信息

城市生活垃圾焚烧飞灰因其高碱性、高盐分及高重金属含量被纳入《国家危险废物名录》。二次铝灰因含有大量的危险物质,亦被纳入《国家危险废物名录》。稻壳灰为稻壳煅烧后产生的灰分,含有丰富的Si O。基于以上三点,本文提出了基于稻壳灰-二次铝灰的地质聚合反应稳固化水洗预处理后的城市生活垃圾焚烧飞灰,为实现“以废治废”的资源循环利用提供了新的思路。本论文主要研究了垃圾飞灰水洗预处理的工艺参数对垃圾飞灰脱溶效率的影响规律,探究了硅铝摩尔比对垃圾飞灰重金属稳定化及地聚物固化体固化效果的影响,利用XRD、SEM等方法分析地质聚合反应处置垃圾飞灰的稳固化机理。研究了垃圾飞灰原样、水洗飞灰样品及固化体在不同pH值下的重金属毒性浸出行为。本文得到的结论如下:水洗预处理对垃圾飞灰中可溶性盐分的脱除有着良好的效果,垃圾飞灰的脱溶效率随着液固比、浸取时间及搅拌转速的增加而增加。综合考虑了实验成本、能耗等因素,确定后续水洗预处理的工艺参数为液固比为5:1,浸取时间为15 min,搅拌转速为1000 r/min。水洗预处理后的浸取液中的重金属浓度可以忽略不计。根据XRF分析,垃圾飞灰原样经过水洗预处理后,垃圾飞灰中的Cl、Na及K元素质量分数均大幅降低,这些元素以可溶性盐Na Cl及KCl形式溶解在水洗后的浸取液中。在小型固定床层燃反应器上煅烧稻壳1 h,通过低温碱溶实验激活稻壳灰中晶体态的Si O的火山灰活性,确定碱溶实验最佳的工艺参数为50%的碱添加量与2 h的碱溶时间。使用碱溶后稻壳灰浆体与煅烧后的二次铝灰作为地聚物基质与垃圾飞灰进行地质聚合反应,制备稻壳灰-二次铝灰基固化体。地聚物基质中硅铝摩尔比对固化体中重金属毒性浸出及固化体的抗压强度具有重要的影响,当硅铝摩尔比3.0时,固化体的重金属浸出浓度及抗压强度的变化均趋于平缓。XRD和SEM分析结果显示,稻壳灰-二次铝灰基固化体中生成大量地聚物晶相,例如Lawsonite(Ca Al SiO(OH)·HO)与Vertumnite(CaAl SiO(OH)·3HO)。固化体表面形貌相较于水洗飞灰样品更加致密,孔隙较少。经过水洗预处理的垃圾飞灰在地质聚合反应稳固化后的固化体w-R-S SB表现出更低的重金属浸出及更优的力学性能,在硅铝摩尔比为3.0时,其抗压强度达到25.44MPa,是相同硅铝摩尔比下r-R-S SB的1.467倍。随着pH值的增加,在垃圾飞灰原样、水洗飞灰样品及固化体w-R-S SB的浸出液中,控制重金属浸出的主要离子态一般由自由离子态、氯离子结合态及硫酸根离子结合态向氢氧根离子结合态转变。当浸出液由酸性向碱性转变时,部分重金属会因为碳酸化的作用,其碳酸根离子结合态会在pH值为8-10的区间内成为浸出液中的主要形态。当浸出液呈强碱性时,氢氧根离子结合态会主导该重金属在浸出液中的浸出行为。运用Visual MINTEQ软件模拟垃圾飞灰原样、水洗飞灰样品及养护28 d后的固化体在醋酸溶液缓冲法后重金属的浸出过程。垃圾飞灰原样的浸出液中因为高碱性,一般由氢氧根离子结合态主导重金属的浸出行为。对于水洗飞灰样品,因为其浸出液的pH值在8-10的区间内,所以浸出液中以碳酸根离子结合态及氢氧根离子结合态为主。需要注意的是重金属Cd,在低Cl浓度的情况下,重金属Cd仍然以较高浓度的氯离子结合态影响Cd的浸出行为。在固化体w-R-S SB的浸出液中,除了Cr以外的重金属的浸出行为基本上由自由离子态与氯离子结合态主导。

关键词：城市生活垃圾焚烧飞灰稻壳灰二次铝灰地质聚合反应重金属

基于二次铝灰的地质聚合反应对垃圾飞灰稳固化影响研究

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基于二次铝灰的地质聚合反应对垃圾飞灰稳固化影响研究

作者：刘道洁东南大学

学位级别：硕士

由于垃圾飞灰中具有较多的碱性物质、氯化物盐类物质以及较高的重金属含量,因此,根据我国相关法律法规垃圾飞灰应当按照危险废弃物进行处理,二次铝灰作为工业生产铝过程中铝灰经铝回收产生的废料,其回收利用性差,基于以上两点,本文提出... 详细信息

由于垃圾飞灰中具有较多的碱性物质、氯化物盐类物质以及较高的重金属含量,因此,根据我国相关法律法规垃圾飞灰应当按照危险废弃物进行处理,二次铝灰作为工业生产铝过程中铝灰经铝回收产生的废料,其回收利用性差,基于以上两点,本文提出基于二次铝灰的地质聚合反应对垃圾飞灰稳固化处理,为促进垃圾飞灰和二次铝灰的协同处理提供了一种新方法,对环境保护具有重要的意义。由于二次铝灰中SiO含量较少,需要额外加入适量SiO。本论文研究了碱激活剂添加比例、地聚物基质煅烧温度、Si/Al摩尔比以及养护条件对垃圾飞灰稳固化影响,并根据Tessier方法对固化体内重金属形态变化,同时利用XRD、SEM分析测试手段对垃圾飞灰原样以及稳固化处理后固化体晶体结构和微观形貌进行分析,探究垃圾飞灰的稳固化机理。本文主要结论如下:合理的碱激活剂添加比例和二次铝灰基质热活化温度可以显著提高垃圾飞灰的稳固化效果。随着碱激活剂添加比例的增加,Si/Al摩尔比为1.088的二次铝灰-SiO基固化体内重金属的浸出浓度明显下降,固化体的抗压强度明显上升;当碱激活剂添加比例>6%时,固化体内重金属的浸出浓度下降趋势变缓,固化体抗压强度也仅略微上升。同时将二次铝灰基质在一定的温度下煅烧可以提高二次铝灰基质中AlO和SiO的活性,经过固化体重金属毒性浸出和抗压强度实验初步确定二次铝灰基质的活化温度区间为60000℃。XRD分析结果显示经过地质聚合反应处理得到的固化体内生成了Ca(SiO)、Cancrisilite(分子式为Na[AlSiO]CO·HO)以及CaAlSiO(OH)等物质,可以提高固化体抗压强度,并提高了重金属的稳定性,从而降低重金属的浸出浓度。Si/Al摩尔比对垃圾飞灰的稳固化效果影响较大。当Si/Al摩尔比2.5时,两种固化体重金属浸出浓度和抗压强度都逐渐趋于平缓,使用偏高岭土基地聚物对垃圾飞灰的稳固化效果略好。XRD和SEM分析结果显示,偏高岭土-SiO基固化体内生成的聚合物种类和含量略高于二次铝灰-SiO基固化体,其固化体结构也更为致密,但整体上两者稳固化效果差距较小,因此,改善Si/Al摩尔比后的二次铝灰对偏高岭土具有较好的替代效果。合理的养护条件可以明显改善地聚物的性能、结构,提高垃圾飞灰稳固化效果。在自然养护下,Si/Al摩尔比为1.088的二次铝灰-SiO基固化体内重金属Cr、Cd、Pb和Zn的稳定化时间主要集中在前28d,而重金属Cu的稳定化时间主要集中在前14d;在培养箱养护条件下,重金属的稳定化时间缩短为自然养护下的一半。而且在培养箱内,随着养护温度的升高,二次铝灰-SiO基固化体重金属Cr、Cd、Pb、Zn和Cu的浸出浓度明显降低,抗压强度显著升高,晶体Cancrisilite和CaAlSiO(OH)得到明显生长,使得对垃圾飞灰稳固化效果显著提高。当养护温度为50℃,养护时间为14d时,二次铝灰-SiO基固化体浸出液中重金属Cr、Cd、Pb、Zn和Cu的浓度值分别降低到0.172、0.072、0.218、3.803和0.318 mg/L,满足《生活垃圾填埋场控制标准》GB 16889-2008的的浸出要求,同时固化体的抗压强度达到8.315MPa,与30℃养护温度下固化体相比,重金属浸出浓度明显下降,固化体抗压强度显著上升。

关键词：垃圾焚烧飞灰二次铝灰地质聚合反应稳固化重金属

磷尾矿、磷石膏和黄磷渣的地质聚合反应资源化利用研究进展

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矿产保护与利用 2021年第4期41卷 150-156页

作者：林升鉴饶峰郑艳金李敬福州大学紫金地质与矿业学院福建福州350116 福州大学材料科学与工程学院福建福州350116

随着磷矿开采量的增大,磷矿固废的库存量也逐年增加,对自然环境造成了严重的危害。概述了磷尾矿、磷石膏和黄磷渣固废资源的利用现状,以及碱激发地质聚合反应机理,对比了碱激发地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土,阐述了通过碱激... 详细信息

随着磷矿开采量的增大,磷矿固废的库存量也逐年增加,对自然环境造成了严重的危害。概述了磷尾矿、磷石膏和黄磷渣固废资源的利用现状,以及碱激发地质聚合反应机理,对比了碱激发地质聚合物混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土,阐述了通过碱激发地质聚合反应资源化综合利用磷尾矿、磷石膏和黄磷渣的现状。

关键词：碱激发地质聚合反应磷尾矿磷石膏黄磷渣

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利用碱激发地质聚合反应固化尾矿研究进展

矿产保护与利用 2019年第4期39卷 53-59页

作者：饶峰吴洁印万忠缪彦福州大学紫金矿业学院福建福州350116 厦门紫金矿冶技术有限公司福建厦门361101

随着尾矿堆存量的不断增加,尾矿对人类安全、土壤及环境的危害也愈来愈严重,尾矿亟待处理。根据我国综合利用尾矿的现状,提出以碱激发地质聚合反应固化处理尾矿,着重介绍并论证了碱激发地质聚合反应固化尾矿的可行性,比较了碱激发反应... 详细信息

随着尾矿堆存量的不断增加,尾矿对人类安全、土壤及环境的危害也愈来愈严重,尾矿亟待处理。根据我国综合利用尾矿的现状,提出以碱激发地质聚合反应固化处理尾矿,着重介绍并论证了碱激发地质聚合反应固化尾矿的可行性,比较了碱激发反应和地质聚合反应在地质聚合反应理论的研究中的区别,指出地质聚合反应并不是碱激发反应的子集。同时,总结了表征碱激发地质聚合产物微观结构的技术,并展望了碱激发地质聚合反应固化尾矿的发展前景。

关键词：尾矿碱激发反应地质聚合反应核磁共振微观结构

养护温度和时间对碱激发偏高岭土基地质聚合物反应过程及性能的影响

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养护温度和时间对碱激发偏高岭土基地质聚合物反应过程及性能的影...

作者：巩思宇广西大学

学位级别：硕士

碱激发偏高岭土基地质聚合物的初始反应过程及性能不仅受到偏高岭土的化学组成,比表面积,碱激发剂的组成、相对用量和浓度等因素的直接影响,同时也受到地质聚合反应初期养护条件的影响。本论文主要讨论了不同养护温度(20℃,40℃,60℃,8... 详细信息

碱激发偏高岭土基地质聚合物的初始反应过程及性能不仅受到偏高岭土的化学组成,比表面积,碱激发剂的组成、相对用量和浓度等因素的直接影响,同时也受到地质聚合反应初期养护条件的影响。本论文主要讨论了不同养护温度(20℃,40℃,60℃,80℃和100℃)和养护时间对偏高岭土基地质聚合物聚合反应过程及其性能的影响。在偏高岭土基地质聚合物的制备过程中,本文采用阻抗分析仪,表征了不同养护温度下地质聚合反应的动力学变化;根据反应热的变化,采用等温差示扫描量热法研究了养护温度对地质聚合反应过程的影响;采用维卡仪测定了不同养护温度下地质聚合物料浆凝结时间的变化。实验结果表明：在地质聚合反应初期,升高养护温度会加速偏高岭土颗粒的溶解和前驱体间的聚合,从而促进了地质聚合料浆的凝结。通过考察养护温度和养护时间对地质聚合物力学性能的影响,发现延长养护时间有利于地质聚合物硬质结构的成型,而这种促进作用在地质聚合反应的早期(12h以内)最为明显。地质聚合物材料的最佳养护温度为60℃,在此温度下养护七天,样品的抗压强度达到97.95MPa。采用X射线衍射分析(XRD),傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等对地质聚合物的结构及形貌进行表征。研究结果表明：地质聚合物的硬化过程不仅是一个物理变化过程,同时也包含着化学变化,反应中生成的无定形凝胶相是决定偏高岭土基地质聚合物力学性能的主要因素。

关键词：地质聚合物地质聚合反应偏高岭土养护温度养护时间

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利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的实验研究

地球科学（中国地质大学学报） 2002年第5期27卷 576-583页

作者：马鸿文凌发科杨静王刚中国地质大学矿物材料国家专业实验室北京100083

以福建沙县田口钾长石尾矿粉体为主要原料 ,以煅烧高岭石作配料 ,硅酸钠作结构模板剂 ,氢氧化钠作激活剂 ,进行了制备矿物聚合材料的实验研究 .实验样品静置固化 7～ 2 8d ,其抗压强度高达 19.4～ 2 4.9MPa ,耐酸性、耐碱性指标均优于... 详细信息

以福建沙县田口钾长石尾矿粉体为主要原料 ,以煅烧高岭石作配料 ,硅酸钠作结构模板剂 ,氢氧化钠作激活剂 ,进行了制备矿物聚合材料的实验研究 .实验样品静置固化 7～ 2 8d ,其抗压强度高达 19.4～ 2 4.9MPa ,耐酸性、耐碱性指标均优于相似建材的国家标准 .在配料组成中 ,控制高岭石用量为 2 0 % ,适当提高硅酸钠的用量和固 /液比 ,有利于提高制品的力学性能 .实验表明 ,材料抗压强度随固化时间的延长而呈抛物线式发展 .矿物聚合材料的形成过程为 :铝硅酸盐固体组分的溶解络合、分散迁移、浓缩聚合、脱水硬化 .由铝硅酸盐凝胶相固化而成的基体相 ,其化学组成与沸石相近 ,微观结构极可能与蛋白石类似 ,物理形态上呈三维网状结构 ,将未溶解的晶质颗粒胶结为坚硬块体 ,是矿物聚合材料获得良好力学性能的结构基础 .

关键词：钾长石尾矿矿山固体废物矿物聚合铝硅酸盐地质聚合反应

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偏高岭土基地聚物合成的固化温度影响机理

建筑材料学报 2017年第3期20卷 379-384页

作者：彭晖陈治坤崔潮赵建伟蔡春声长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室湖南长沙410114 路易斯安那州立大学土木与环境工程系路易斯安那巴呑鲁日70803

考察了不同固化温度下9种偏高岭土基地聚物的力学性能,并通过微量热、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试技术分析了固化温度影响偏高岭土基地聚物性能的作用机理.结果表明:升高固化温度可以促进硅铝酸盐的溶解和缩聚,从而提高偏高岭... 详细信息

考察了不同固化温度下9种偏高岭土基地聚物的力学性能,并通过微量热、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试技术分析了固化温度影响偏高岭土基地聚物性能的作用机理.结果表明:升高固化温度可以促进硅铝酸盐的溶解和缩聚,从而提高偏高岭土基地聚物的力学性能;但过高的固化温度会使缩聚反应速度过快,从而使硅铝酸盐溶解所产生的缩聚反应前驱物被生成的胶凝体所包裹,无法接触碱激发剂发生缩聚反应,造成地质聚合反应不充分和地聚物力学性能降低.

关键词：地聚物偏高岭土固化温度地质聚合反应机理