高铁低铝煤矸石酸法提取铝、铁研究

以高铁低铝煤矸石为原料,经机械活化,酸浸提取有价元素铝、铁.首先利用硫酸盐在不同温度和不同硫酸质量分数条件下的溶解度差异,通过结晶分离法从酸浸液中转移出硫酸盐,然后利用新鲜煤矸石中和酸浸液中的游离酸,调节pH值至1.5～2.0,制备酸浸初步净化液.以初步净化液为研究对象,利用不同离子水解pH值的差异进行物质分离,再经纯化处理制备相应产品.用XRD对原料和产品进行了表征.结果表明,在硫酸质量分数为75％的条件下,反应液固比为4、温度为125℃、3h时煤矸石中铝、铁溶出率分别为92.5％、99.7％.通过项目经济效益分析可知,该法可以产生良好的环境效益、社会效益,同时可实现煤矸石增值,产生较好的经济效益.     

从煤矸石中提取活性氧化铝的清洁化工艺

煤矸石中含有大量的铝,将其作为一种新的铝资源加以利用,有助于减小铝需求的压力,缓解煤矸石所引起的环境污染问题。煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,活性非常低,通过热活化可以提高煤矸石活性,增加氧化铝的浸出率。用XRD对熟料和赤泥矿物组成进行分析,并通过正交试验确定了煤矸石的烧成条件和浸出条件。结果表明,烧成条件为:石灰饱和系数LSF=0.9,烧成温度1 260℃,反应时间90 min,平均颗粒直径0.085 mm。浸出条件为:Na2CO3质量浓度100 g/L,液固比3 L/mg,浸出温度85℃,浸出时间100 min。在最适宜的条件下,煤矸石中氧化铝的浸出率达85.6%。     

油页岩灰渣酸法制备聚合氯化铝的酸溶工艺研究

以油页岩灰渣为原料,采用酸法制备聚合氯化铝,考察了酸溶条件对产品的铝浸出率与盐基度的影响。制备聚合氯化铝的最佳酸溶条件为:酸的质量分数22%,酸量比n(Al2O3)/n(HCl)为1∶13,酸溶温度125℃,酸溶时间3 h。此条件下,铝浸出率为73.65%,制备的液体聚合氯化铝的盐基度为77.51%。所制聚合氯化铝符合国家标准(GB 15892—2003)中Ⅰ类液体一等品标准。     

高铁锌焙砂还原焙烧-酸性浸出选择性分离铁锌研究

传统湿法炼锌中的氧化焙烧阶段产生大量铁酸锌,在常规条件下铁酸锌难以溶出,不利于铁锌的分离和回收.铁酸锌的生成导致后续沉铁工序复杂,渣量大,既浪费了锌铁资源又污染环境.提出了一种新的还原焙烧方法,使高铁锌焙砂中的铁酸锌选择性分解为氧化锌和磁性氧化铁.以北京某锌冶炼厂的锌焙砂为研究对象,研究铁酸锌选择性分解为氧化锌和磁性氧化铁过程中的变化规律,寻找最佳还原焙烧条件.采用化学分析法和XRD检测技术研究了锌焙砂还原焙烧过程中焙烧温度、焙烧时间、CO体积分数和CO/CO2配比等网素对亚铁生成量、可溶锌率及锌浸出率的影响.结果表明,在750℃、CO体积分数为4％、CO/(CO+ CO2)体积比为20％、焙烧60 min的焙烧条件,以及浸出酸度为150 g/L H2SO4、液固比为15∶1、转速为500 r/min、30℃的浸出条件下,锌的浸出率为93.24％,实现了铁锌的有效分离.     

电镀污泥中镍的浸出过程动力学研究

以硫酸为浸镍剂,从某表面处理工业园电镀废水处理污泥中提取镍,通过单因素优化试验探讨了影响镍浸出效率的主要因素,如污泥粒径、硫酸质量分数、固液比、浸出时间、浸出温度等,并对硫酸浸镍过程的动力学机理进行了研究。结果表明:当污泥粒径为147μm、硫酸质量分数为20%和固液比为1∶7(g∶m L)时,在常温条件下反应60 min,污泥中镍的浸出率可达96%以上;硫酸浸出镍的过程符合收缩未反应核模型,其动力学方程为1-23η-(1-η)23=KDt,浸出反应级数为1,浸出活化能Ea为3.127 k J/mol,指前因子A为0.011 7,反应速率常数为K=0.0117e-3.127RT,根据该模型可知,硫酸浸出镍的决定步骤为固体膜扩散。     

从废水处理渣中选择性浸出钴铜研究

用氨水和硫酸铵浸出废水处理渣中的钴铜,考察了浸出时间、反应温度、液固比、硝酸铵加入量和氨水浓度对钴铜浸出率的影响。结果表明,含钴铜废水处理渣的最佳浸出条件为:浸出时间5 h,浸出温度50℃,氨水浓度3 mol/L,硫酸铵浓度1 mol/L,液固比8∶1。在此条件下钴和铜的浸出率分别为70%~80%和60%~70%。     

赤泥酸浸出铁、铝的工艺条件研究及其表征

对广西某铝厂的赤泥进行了盐酸浸出铁、铝的工艺条件研究,并利用扫描电镜和X－衍射对赤泥酸溶前后的形貌特征及矿物物像、化学成分进行分析表征,研究结果表明,赤泥在温度为80℃、液固比为6、浓度为7 mol／L的盐酸中反应3 h ,Fe和Al的浸出率分别为82％和30．5％;酸溶前后赤泥形貌由团粒状转变为层架状,赤泥中赤铁矿矿物相被盐酸充分溶出。     

酸去除剩余活性污泥重金属效果及农用安全性

污水处理厂剩余污泥中的重金属是污泥农用的潜在危害之一,因此如何有效去除污泥中的重金属以保证其农用安全性是当前迫切需要解决的问题。采集污水处理厂二沉池的活性污泥,比较不同物质的量比的盐酸和硝酸(1∶2、1∶1、2∶1)浸取污泥中重金属Pb、Zn、Cd、Cu和Mn的效果,采用Tessier连续提取方法定时检测污泥重金属相态分布,分析混合酸对污泥EPS结构和质量比的影响,并检验了处理后污泥对菠菜生长及重金属富集的影响。结果表明:1)盐酸/硝酸物质的量比为2∶1时效果最佳,重金属浸出率从高到低依次为Pb、Zn、Cd、Mn、Cu;2) Pb的可交换态和碳酸盐结合态比例最高,Cu的残渣态比例最大,可交换态、碳酸盐结合态和FeMn氧化物结合态比例越大,重金属的浸出率越高;3)酸浸试验期间EPS总量减少,黏液层和LB-EPS层易脱落;最后盆栽试验表明处理后污泥中重金属的潜在迁移性风险大大减弱,且污泥对菠菜生长有明显的促进作用。因此混合酸处理后污泥可以安全用于农业种植,且污泥与土壤干重比为1∶1时效果最佳。     

铁/镍/炭三元内电解法降解活性艳红X-3B的研究

在传统铁炭二元内电解的基础上,研究了不同条件下投加第三种接触材料镍构成的铁/镍/炭三元内电解体系对活性艳红X-3B染料废水的处理速率和降解效果的影响。实验表明,在ZVI、镍粉和活性炭的质量比为1∶1∶1,X-3B染料废水初始浓度50 mg/L,初始p H值为4,温度20℃的恒温搅拌条件下,三元内电解体系对废水的降解效果要优于二元内电解体系。     

从造纸污泥制备木质素季铵盐脱色絮凝剂的研究

用碱溶酸析法回收造纸污泥中的木质素,经与季铵盐接枝聚合,制备木质素季铵盐脱色絮凝剂.研究催化剂种类、反应物料配比、反应温度和时间等因素对产品脱色性能的影响,优化絮凝剂合成的工艺条件.确定取得最佳处理效果时的优化操作条件为:以10 mol·L-1 NaOH作催化剂,反应物配料比为m(木质素)∶m(季铵盐单体)=1∶2,于70 ℃下反应4 h.将产品用于酸性黑210、皮红和皮黄等多种模拟染料溶液的脱色处理中,结果表明,制备的木质素季铵盐絮凝剂对多种染料具有良好的脱色效果,当絮凝剂投加量为3.2 g·L-1、染料溶液pH值为2～3时,脱色率均达90%以上.     

煤矸石中某些物淋溶释放特点的实验分析

为全面了解煤矸石中污染物的释放特点,定量预测煤矸石中污染物在大气降水作用下对土壤-地下水污染的强度,对新邱露天矿不同风化程度的煤矸石溶解释放污染物进行了动态淋溶实验研究.采用国家标准分析方法进行分析,并绘制了实验曲线.结果表明,煤矸石风化程度越高,溶解释放物的总硬度(CaCO3)、硫酸盐(SO42-)、钠(Na )、总溶解性固体(TDS)越多,并释放出一定量的氟化物(F-)、化学需氧量(CODMn)、总铁(Fe)等.淋滤液pH值在6.6～7.0间,有少量氯化物(C1-)、锰(Mn)、锌(Zn),微量其他重金属和砷(As).新鲜混合煤矸石溶解释放出较多的氟化物(F-)、化学需氧量(CODMn)和总铁(Fe).淋滤初期,污染物溶解释放速率较快,之后随降水量增加,污染物溶出速率也越来越慢,煤矸石中污染物的溶解释放主要受扩散控制.采用最小二乘法拟合得出各污染物浓度与降水量间呈指数衰减曲线关系,即Cv=Co Vn模型,该模型可定量预测煤矸石中污染物对土壤-地下水污染的强度.     

热源及空隙率对上部松散煤体影响的试验研究

为研究热源及空隙率在松散煤体内自卷吸供氧过程中对上部松散煤体的影响,利用自制的高温松散煤体自吸氧试验装置,测试了热源温度分别为30℃、60℃、90℃、120℃、150℃、200℃时,粒径分别为1~3 mm、3~5 mm、5~7 mm、7~10 mm、10~15 mm的松散煤体的内部温度,计算了不同热源强度下松散煤体内部的浮升力。结果表明:1)当热源温度及煤体空隙率一定时,各测点温度分布基本呈线性变化规律,但是随着热源温度不断升高,线性变化规律减弱;2)空隙率一定时,随热源温度升高,松散煤体内各测点温度增大,各测点的温度梯度也增大;3)当热源温度值一定时,随煤体空隙率的增大,同一测点的温度值整体增大;4)随热源温度升高,煤体内各相邻测点区间浮升力大致呈指数规律变化;浮升力随热源升高而增大,不同测点区间的浮升力影响因素不同;当热源温度一定时,距离热源区间越远,煤体浮升力越小。     

太原地区煤矸石作为建筑回填材料的试验研究

为了利用煤矸石作为建筑回填材料,控制其压实质量,以室内土工试验的方法,对太原地区某矿煤矸石进行了物理、力学等指标的试验研究。结果证明,所用煤矸石性能良好,性质较稳定,适合作为回填材料。并回归出该煤矸石的应力-应变关系式,得出了物理力学参数。     

采用响应面优化酸浸法回收报废三元电池中有价金属的研究

为简化传统报废锂离子电池(LIBs)处理工艺,对报废镍钴锰三元(NCM)电池正极材料进行浸出处理,在单因素试验的基础上,利用响应面分析法分析浸出温度、抗坏血酸浓度、固液比和浸出时间对正极材料中Co、Li、Mn、Ni浸出率的影响。建立数学回归模型,分析因素间的交互作用。结果表明,各金属的回归方程模型均显著(p<0.05),R^2≥0.88,信噪比N>4,C.V.较低,可用于报废NCM电池中Co、Li、Mn、Ni浸出工艺的分析与预测,其中浸出温度和抗坏血酸浓度的交互作用对Li和Ni的浸出率影响最大。各金属浸出率的最佳工艺条件为:浸出温度69.26℃,抗坏血酸浓度1.24 mol/L,固液比31.30 g/L,浸出时间59.79 min。在此条件下,Co、Li、Mn、Ni浸出率分别为96.35%、92.53%、89.28%、56.32%。结合回归分析及可操作性原则,进行3次平行试验,试验结果与模型理论预测值接近。试验过程简单,处理方法对环境友好,有利于工业化生产。     

矸石山自燃阻化剂的阻化机理研究

为了防治矸石山的自燃和改善矿区环境质量,揭示和研究矸石山煤矸石自燃阻化剂的阻化作用机理,寻求高效的煤矸石山自燃阻化剂,通过在煤矸石中添加各类自燃阻化剂,在柱箱中进行空气氧化程序升温实验,并利用气相色谱仪对不同氧化温度下分离出的气体中O2,CO,CO2以及各种烃类组分的含量进行分析,研究其自燃发生、发展的规律,从而为研究矸石山煤矸石的自燃阻化提供理论依据。实验研究表明,带有吸附基团的高聚物和表面活性剂组成的聚合物乳液对煤矸石自燃具有较好的阻化作用。该研究成果对矸石山煤矸石自燃治理具有一定的指导意义。     

不同挥发分煤尘层最低着火温度变化规律研究

针对煤化工等行业的沉积煤尘热自燃问题,运用煤尘层最低着火温度测试系统,研究了不同挥发分煤尘层的着火状态、不同挥发分及不同厚度煤尘层最低着火温度的变化规律。结果表明:煤尘层厚度为5 mm时,挥发分质量分数大于35%的煤尘在较低温度便出现着火现象,肉眼很容易观察到火星的出现,温度曲线波动剧烈,而对于挥发分质量分数小于15%的煤尘,通过煤尘层内部"温度达到450℃"来判断其着火;在灰分质量分数相当的情况下,煤尘层最低着火温度随挥发分增加呈严格递减的趋势变化;得到了煤尘层厚度和最低着火温度的函数关系式,通过试验得到了挥发分质量分数为37.45%煤尘的重要常数M和N。     

活化煤矸石对含铬废水的吸附处理研究

研究了活化煤矸石吸附处理模拟含铬废水.结果表明:铬初始质量浓度为100 mg/L时,Cr(Ⅵ)与煤矸石比值为5 mg/3 g,废水pH值控制在10,吸附接触时间为4 h,废水处理效果最佳,铬去除率可达90%以上;吸附符合Freundlich等温模式,吸附等温方程式为log q=0.778 0 0.971 6 log c,以物理吸附为主.     

4种典型易燃烟煤的着火特性分析*

为了研究典型易燃烟煤的着火特性,预防和控制煤尘爆炸,采用粉尘云最低着火温度实验装置和同步热分析仪,分别研究崔木长焰煤、东荣二矿气煤、察哈素不粘煤和丁集焦煤4种烟煤在不同条件下的煤尘云最低着火温度和煤尘热解过程。研究结果表明:当煤尘云浓度从0.90 kg/m3上升到5.99 kg/m3时,4种煤尘的最低着火温度先降后升,在1.50 kg/m3煤尘云浓度时,4种煤尘的最低着火温度均达到最小,分别为450,580,610,620 ℃。随着升温速率的升高,煤的着火温度、峰值温度、燃尽温度和煤样最大放热量整体呈上升趋势,失重率整体呈下降趋势,在5~20 ℃/min的升温速率范围内,崔木长焰煤、东荣二矿气煤、察哈素不粘煤和丁集焦煤热解过程中的最小着火温度分别为354.17,404.37,443.18,484.13 ℃。4种烟煤的最低着火温度和热解过程中的最小着火温度有相对应关系,研究结论可为以上4个煤矿的具体煤样研究和数据分析提供参考依据。     

铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。     

粉煤灰-煤矸石基胶结充填材料制备与性能研究

为了解决我国煤矿采空区地表沉陷以及"三下"压煤资源浪费的问题,提出以粉煤灰-水泥熟料-脱硫石膏复合胶凝材料为胶结材,原状粉煤灰为细骨料,破碎后的煤矸石为粗骨料制备新型煤矿开采胶结充填材料。依据正交试验结果和各因素影响规律趋势图,确定充填材料的优化配合比。研究结果表明,适当增大水泥熟料掺量可缩短材料初凝时间,减小水胶比能使材料强度显著提高,而材料坍落度可通过选取适宜的浆体中的固体质量分数和灰矸比来有效调节,当胶凝材料中水泥含量为15%,脱硫石膏含量为8%,水胶比为2,灰矸比为2∶3,浆体中的固体质量分数为70%时,充填材料性能可达到最佳。通过试验优选材料各项参数,工业废弃物可以用来制备高质量的胶结充填材料。