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焙烧改性对含锌电炉尘可见光光-芬顿催化性能的影响

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过程工程学报 2024年

作者：周芮黄时雨刘伟明吴照金安徽工业大学冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室

对马钢现场采集的含锌电炉尘进行了焙烧改性，以AOII为模型污染物评估焙烧对其可见光光-芬顿催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电化学工作站等对含锌电炉尘的物相结构、微观形貌和光电化学性能进行了表征... 详细信息

对马钢现场采集的含锌电炉尘进行了焙烧改性，以AOII为模型污染物评估焙烧对其可见光光-芬顿催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光电化学工作站等对含锌电炉尘的物相结构、微观形貌和光电化学性能进行了表征分析，并讨论相关机制。结果表明，含锌电炉尘具有良好的可见光催化活性，焙烧对其组织结构、载流子浓度及分离和输运行为影响显著，从而影响其光-芬顿催化性能。260℃焙烧使含锌电炉尘的载流子浓度提高1.66倍，且具有最佳的载流子分离和输运性能，其对AOII的2, 4和6 h降解率较未焙烧样分别增加47.6%, 11.1%和7.4%,6 h降解率高达94.2%。提高焙烧温度至510℃和650℃，含锌电炉尘中ZnO和部分Fe3O4转为ZnFe2O4，导致颗粒粗化并削弱其光催化性能。温和焙烧的含锌电炉尘可作为低成本、高可见光活性的光-芬顿催化材料，在工业废水中有机污染物治理领域具有应用潜力，对冶金固废高附加值利用和环境可持续发展具有积极意义。

关键词：电炉尘固体废弃物光电化学光催化光-芬顿酸性橙II(AOII)

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湘东北地区早寒武世石煤沉积物源区研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 169-179页

作者：张卫国侯恩科李焕同周佳瑞杨佳美西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室陕西西安710054

湘东北地区早寒武世石煤中伴生有多种高含量元素,属性特征鲜明。为查明该区石煤的沉积物来源,从石煤元素地球化学角度入手,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子质谱仪(ICP–MS)分别测定了研究区12个石煤样品的常量元素和微量元素... 详细信息

湘东北地区早寒武世石煤中伴生有多种高含量元素,属性特征鲜明。为查明该区石煤的沉积物来源,从石煤元素地球化学角度入手,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子质谱仪(ICP–MS)分别测定了研究区12个石煤样品的常量元素和微量元素含量。根据石煤中常量元素组合关系、微量元素含量特征、稀土元素分布特征及相关元素地球化学参数,探讨了湘东北地区早寒武世石煤的沉积物源区。结果表明:湘东北地区早寒武世石煤以无机矿物质为主要组成部分,石煤中SiO_(2)含量占比最高,SiO_(2)与其他常量元素(及其他常量元素之间)关系不明显,石英矿物形态具有陆源输入特征;石煤中微量元素(V,As,Sr,Mo,Cd,Sb,Ba,Bi,U)具有明显富集特征,稀土元素分布特征和Nb/Y–Zr/TiO_(2)关系表明石煤受到了中性岩影响,LaN/YbN表明石煤沉积物沉积速率自东南向西北有减小趋势,即物源来自东部和南部方向;w(SiO_(2))/w(Al_(2)O_(3)),w(Al_(2)O_(3))/w(Al_(2)O_(3)+Fe_(2)O_(3)),w(Al)/w(Al+Fe+Mn)和K_(2)O/Na_(2)O–SiO_(2)构造判别模型显示早寒武世石煤沉积于大陆边缘区域,主要接受陆源输入。通过与研究区东南方向分布的上墅群中酸性岩中稀土元素、Rb、Nb、Pb含量以及双溪坞群出露的岩浆岩中常量元素含量及组合特征综合比较,并结合江南造山带的演化历史,认为江南造山带东南缘发育的中、酸性岩带为湘东北地区早寒武世石煤沉积物源区,亦是石煤富集微量元素的主控因素之一。

关键词：湘东北石煤元素地球化学物源

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含水页岩甲烷吸附特性及热力学特征研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 95-105页

作者：杨竣淞李波波李建华高政宋浩晟段淑蕾贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州贵阳550025 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室贵州贵阳550025

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基... 详细信息

页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基础上,讨论了不同吸附机制对页岩中甲烷等温吸附的贡献,并通过热力学参数对比了干湿页岩中吸附热力学特性。结果表明:在气体压力变化过程中,甲烷气体吸附量呈典型的“三段式”变化。其中,水分对甲烷吸附量具有抑制作用,含水页岩吸附量显著低于干燥页岩,页岩吸附量随含水率的增大呈降低趋势。此外,温度同样对甲烷吸附具有抑制作用,当含水率恒定时,随温度升高页岩吸附能力呈降低趋势。同时,不同吸附机制对吸附量的贡献受到水分和压力的共同影响,压力和含水率越高,微孔填充吸附量对总吸附量的贡献率越低。热力学参数表明干燥页岩与含水页岩的甲烷吸附均为物理吸附,同一吸附量下,干燥页岩等量吸附热始终高于含水页岩。水分通过改变页岩非均一性占据高能吸附位点同时影响分子间作用力,综合作用下使得等量吸附热降低,进而导致含水页岩吸附能力降低。研究结果有助于页岩吸附气量的准确计算,并为页岩气藏开发方案和编制提供理论依据。

关键词：含水页岩吸附模型甲烷吸附量多重吸附机制热力学

磷掺杂镍基硫化物超薄纳米片构筑多级微孔双功能催化剂促进高效水电解产氢

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无机化学学报 2024年第6期40卷 1151-1161页

作者：孙强强赵鹏程吴若雨曹宝月商洛学院化学工程与现代材料学院陕西省尾矿资源综合利用重点实验室陕西省矿产资源清洁高效转化与新材料工程研究中心商洛市石墨烯技术与应用研究中心商洛726000

利用一步水热合成法在三维多孔泡沫镍(nickel foam,简称NF)表面构筑了由超薄纳米片交织互联形成的多级微孔结构复合材料。当初始混合料液中硫、磷物质的量之比为1∶1时,在120℃下水热反应24 h获得了以Ni3S2为主晶相、少量NiPS3为次晶相... 详细信息

利用一步水热合成法在三维多孔泡沫镍(nickel foam,简称NF)表面构筑了由超薄纳米片交织互联形成的多级微孔结构复合材料。当初始混合料液中硫、磷物质的量之比为1∶1时,在120℃下水热反应24 h获得了以Ni3S2为主晶相、少量NiPS3为次晶相的镍基复合电催化剂(NiSP/NF)。得益于其超薄纳米片交织形成的独特二级微孔结构,其电化学活性面积较空白NF增加了近14倍,也为其在水电解析氢反应中的应用提供了充足的活性位点和界面通道。同时,受益于晶态Ni3S2和NiPS3所造成的晶格缺陷和强电子作用,材料的本征催化活性也得以显著提升。多方协同作用使得NiSP/NF在全水分解中均表现出优异的催化性能,在1 mol·L-1 KOH溶液中获得10 mA·cm^(-2)的电流密度,需要的析氢和析氧过电位仅为67和212 mV。在全水分解电解槽中,其获得100 mA·cm^(-2)的电流密度所需的槽电压仅为1.878 V,甚至在500 mA·cm^(-2)的高电流密度下需要的分解槽压也仅为2.558 V,优于商业贵金属催化剂,电解水产氢效率显著提高。NiSP/NF在全水分解中还呈现了极优异的长效稳定性及耐用性,在电流密度为500 mA·cm^(-2)时经过120 h的恒电流催化后,其增加的分解槽压不足0.03 V。

关键词：磷掺杂析氢反应析氧反应协同催化

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微波场中铌、铁选择性还原行为研究

稀有金属 2024年第1期48卷 68-78页

作者：郭嘉诚金永丽赵增武内蒙古科技大学材料与冶金学院白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室白云鄂博共伴生矿资源高效综合利用省部共建协同创新中心白云鄂博共伴生矿废弃物资源综合利用国家地方联合工程研究中心内蒙古包头014010

为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源,将微波冶金技术与直接还原技术耦合,进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验,研究微波场中铌和铁的选择性还原行为,优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度,加快金属化速度... 详细信息

为了综合利用白云鄂博尾矿中的铌、铁资源,将微波冶金技术与直接还原技术耦合,进行白云鄂博尾矿低温碳热还原试验,研究微波场中铌和铁的选择性还原行为,优化工艺参数。结果表明:微波能够降低白云鄂博尾矿碳热还原的温度,加快金属化速度,并且随着温度的升高、保温时间的延长、升温速率的加快,铁的金属化率增加。铌矿物的还原行为与矿物中含铁量和嵌布关系有关。在富含CaO和CaF_(2)的区域,铌酸铁发生FeNb_(2)O_(6)→Nb_(2)O_(5)→CaNb_(2)O_(6)→Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的矿相转变;铌酸钙发生CaNb_(2)O_(6)→Ca_(2)Nb_(2)O_(7)→Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的矿相转变。当矿物中全铁含量(T_(Fe))=10.60%,温度小于1100℃时,铌矿物中的铌不能被C还原,主要以Ca_(2)Nb_(2)O_(6)F的形式分布在渣相中;当T_(Fe)=29.20%,铌矿物中的铌在1000℃时开始被C还原成NbO_(2)和NbC,并与Fe,FeS紧密粘连。微波场中铌、铁选择性还原的条件是还原温度900℃,保温时间40 min,升温速率30℃·min^(-1)时,铁的金属化率达到93.07%,铌矿物中的铌未被还原,实现了铌、铁的选择性还原。

关键词：微波选择性还原铌酸铁铌酸钙含铁量

锌离子混合电容器正极用稻壳/煤沥青基分级多孔碳的研究

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洁净煤技术 2024年

作者：彭国栋朱傲阳朱怡全李勇何孝军安徽工业大学化学与化工学院煤清洁转化与高值化利用安徽省重点实验室冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室

多孔碳材料具有价格低廉、孔隙率高、性能稳定等优点，成为锌离子混合电容器（ZHCs）潜在的正极材料之一。然而，传统的多孔碳材料低的电导率和不合适的孔径分布，限制了其在ZHCs中的应用。通过原料选取和结构设计有望解决上述问题。本... 详细信息

多孔碳材料具有价格低廉、孔隙率高、性能稳定等优点，成为锌离子混合电容器（ZHCs）潜在的正极材料之一。然而，传统的多孔碳材料低的电导率和不合适的孔径分布，限制了其在ZHCs中的应用。通过原料选取和结构设计有望解决上述问题。本文以稻壳和煤沥青为碳源，采用KCl、MgO双模板耦合K2CO3活化法制备了稻壳/煤沥青基分级多孔碳材料（HPC/RHCx）。制得的HPC/RHC6具有互相连接的纳米囊状结构、较大的比表面积(1234 m2·g-1)和层次孔结构。当作为ZHCs的正极材料时，HPC/RHC6展现了高的比容量(0.1 A· g-1电流密度下，比容量达125.3 mAh· g-1)、能量密度(115.4 W· kg-1的功率密度下，能量密度为92.4 Wh· kg-1)和优异的循环稳定性(在5 A ·g-1电流密度下，经过10，000次循环后，其比容量保持率为99.9%)。这一工作为从生物质和化工副产物制备储能用新型碳基复合材料提供了新的思路。

关键词：煤沥青稻壳炭复合碳锌离子混合电容器

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典型锑-金冶炼过程金和铅物质流分析

有色金属（冶炼部分） 2024年第3期 8-18页

作者：王科刘红召王威柳林王洪亮中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所郑州450006 自然资源部多金属矿综合利用评价重点实验室郑州450006 河南省黄金资源综合利用重点实验室郑州450006

应用物质流分析锑-金火法冶炼系统。以金、铅为目标元素,建立了基于生产系统的物质平衡表和物质流图,构建了有关系统直接回收率、废物回收率、资源利用效率的评价指标体系。结果表明:系统内金的资源利用效率为91.76%,挥发熔炼、挥吹炉... 详细信息

应用物质流分析锑-金火法冶炼系统。以金、铅为目标元素,建立了基于生产系统的物质平衡表和物质流图,构建了有关系统直接回收率、废物回收率、资源利用效率的评价指标体系。结果表明:系统内金的资源利用效率为91.76%,挥发熔炼、挥吹炉挥吹、还原熔炼和除杂精炼过程金的直收率分别为86.39%、92.27%、98.64%和95.60%。同时,每产出1 t金属锑,会有6.78 kg的铅进入到冶炼系统中。重点分析冶炼过程中有价元素金及有害元素铅在主要单元过程中的分布转化行为。最后,基于物质流分析提出提高资源利用效率和清洁生产的建议。

关键词：锑冶金物质流分析分布规律资源利用污染排放

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浸渍法制备堇青石质多孔陶瓷

硅酸盐通报 2024年第3期43卷 1070-1077页

作者：陈冬丽攀枝花学院钒钛资源综合利用四川省重点实验室攀枝花617000

以攀西地区高岭土为主要原料,添加少量氧化铝和氧化镁,采用有机泡沫浸渍法制备堇青石多孔陶瓷,研究有机泡沫预处理时间及浆料固含量对堇青石多孔陶瓷显微结构及物理性能的影响。结果表明:在m(高岭土)∶m(Al_(2)O_(3))∶m(MgO)=66∶21∶1... 详细信息

以攀西地区高岭土为主要原料,添加少量氧化铝和氧化镁,采用有机泡沫浸渍法制备堇青石多孔陶瓷,研究有机泡沫预处理时间及浆料固含量对堇青石多孔陶瓷显微结构及物理性能的影响。结果表明:在m(高岭土)∶m(Al_(2)O_(3))∶m(MgO)=66∶21∶13、1250℃保温0.5 h条件下,制得的堇青石多孔陶瓷孔径为1.0~1.2 mm,显气孔率为75.42%~96.27%,抗压强度为0.23~1.78 MPa,透水系数为18.58~25.86 cm·s^(-1);当浆料固含量为40%(质量分数)时,对有机泡沫预处理(NaOH溶液浸泡)6 h,在1250℃保温0.5 h制得的堇青石多孔陶瓷透水系数及显气孔率分别为20.45 cm·s^(-1)和90.73%。

关键词：堇青石多孔陶瓷浸渍法透水系数抗压强度

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Fe-Cr-Co系生料黑釉的研制

中国陶瓷 2024年第2期60卷 69-75,101页

作者：陈冬丽攀枝花学院攀枝花617000 钒钛资源综合利用四川省重点实验室攀枝花617000

利用本地高岭土和含铁质的红泥,添加少量氧化铁、氧化铬、碳酸钴等过渡金属化合物,在高温氧化气氛下进行Fe-Cr-Co系黑釉试制,结果表明:红泥20%,高岭土14%,石英16%,钾长石27%,方解石5.8%,滑石6.5%,Fe_(2)O_(3) 5.7%,Cr_(2)O_(3) 2.3%,CoC... 详细信息

利用本地高岭土和含铁质的红泥,添加少量氧化铁、氧化铬、碳酸钴等过渡金属化合物,在高温氧化气氛下进行Fe-Cr-Co系黑釉试制,结果表明:红泥20%,高岭土14%,石英16%,钾长石27%,方解石5.8%,滑石6.5%,Fe_(2)O_(3) 5.7%,Cr_(2)O_(3) 2.3%,CoCO_(3) 2.62%,此时黑釉的色度和光泽度最好,白度最低为1.7%,光泽度可达15.7%。所制备的黑釉中绝大部分硅酸盐矿物都转化成了玻璃相组织,釉层形成过程中未见明显析晶,黑色的呈现主要是Fe^(3+)、Cr^(3+)和Co^(2+)三种离子在可见光下光学效果的叠加所致。

关键词：黑釉氧化气氛光泽度白度