拜耳赤泥中镓的酸法浸出及残渣的除氟

贵州铝土矿资源普遍富含镓元素,拜耳法工艺中,约70%的镓随氧化铝同时溶出,其余30%残存于赤泥中未回收直接外排,造成镓资源的严重浪费。采用酸法工艺浸出拜耳赤泥中镓金属,设计4因素3水平L_9(3~4)正交实验,考察盐酸添加量、浸出温度、浸出时间和液固比对镓浸出效果的交互影响规律,并测试了浸出残渣对含氟水处理性能。结果表明:影响镓浸出率因素的主次顺序依次为盐酸添加量、浸出温度、液固比和浸出时间;最适宜浸出条件为盐酸过量系数1.2,浸出温度70℃,浸出时间3 h,液固比8 m L·g~(-1);该条件下,镓的浸出率为94.92%,浸出溶液含Ga 3.91 mg·L~(-1);除氟实验得出最佳除氟条件为,残渣添加量25 g·L~(-1),p H=4.7,接触时间6 h,旋转速率200 r·min~(-1);室温下进行3组平行实验,平均除氟率为57.54%,表明浸出残渣具有一定的除氟性能。     

煤粉发泡剂对赤泥陶粒烧胀特性的影响

分析赤泥、膨润土和煤粉的理化性质,并在此基础上烧制赤泥陶粒。考察不同发泡剂煤粉掺量下所烧制陶粒的烧胀性能。采用热性质分析、矿物分析和红外光谱等手段分析陶粒样品,研究煤粉的掺量和烧结温度对陶粒烧胀过程的影响以及赤泥陶粒的烧胀机理。结果表明:烧结温度为1 000℃时,随着煤粉掺量的增加,赤泥陶粒的显气孔率和吸水率升高,而体积密度和抗压强度降低;煤粉掺量为30%时,赤泥陶粒显气孔率45.13%,体积密度0.131 g·cm~(-3),吸水率39.0%,抗压强度14.7 MPa;掺入煤粉后赤泥陶粒生料有机组分烧失量增加,熔融温度降低,烧胀过程中还原性气氛增强;烧结温度升高能够促进易熔融矿物铁橄榄石的生成,提高陶粒的烧胀性能。     

电镀污泥中无定型铝的选择性浸出

针对电镀污泥加碱、石灰焙烧灰渣水浸过程铝浸出率较低的问题,在分析电镀废水处理工艺的基础上,根据污泥中铝、铬、锌、铜等金属的存在相态以及焚烧过程所发生的化学反应,拟采用低浓度氢氧化钠溶液先选择性浸出污泥中的铝。研究了稀氢氧化钠溶液浸出铝的工艺条件,结果表明,电镀污泥用2 mol·L~(-1)氢氧化钠在90℃浸出60 min,铝的浸出率可达95%以上,而铬、锌和铜等金属则大部分进入浸出渣,基本上达到铝与其他金属的初步分离的目的。研究结果为混合电镀污泥中铝的回收以及铝及其他金属的选择性分步分离工艺流程的选择提供理论与技术支持。     

盐酸浸出提取赤泥中铝和铁的工艺条件优化

系统研究盐酸浸出赤泥中铝和铁的过程,考察酸浸温度、盐酸浓度、酸浸时间、液固比以及赤泥粒度对铝、铁浸出率的影响。单因素实验和正交实验结果得出,在影响浸出率的酸浸温度、盐酸浓度、酸浸时间和液固比对铁、铝的浸出率的影响几个因素中,酸浸温度和盐酸浓度的影响最大,液固比和浸出时间其次。盐酸酸浸的最佳工艺条件为:赤泥粒度150μm、酸浸温度80℃、盐酸浓度10 mol·L~(-1)、液固比8∶1(V/m)、浸出时间150 min,此时铝的浸出率为96.7%,铁的浸出率为95.1%,铁铝总浸出率96.0%。     

赤泥掺加硅灰用于道路基层材料的试验研究

选用洛阳某铝业尾矿库赤泥为试验材料,添加不同量的水泥、粉煤灰和硅灰,采用单因素正交试验,分析赤泥固化体的无侧限抗压强度、微观形貌及其浸出液的pH、含氟量,得出赤泥道路基层材料的最佳配合比:水泥掺量10%(质量分数,下同),粉煤灰掺量10%,硅灰掺量15%。该配合比在工程上不仅能满足道路基层技术要求,通过掺加硅灰还减小了水泥掺量,使赤泥固化体浸出液的碱性和含氟量降低。     

赤泥脱碱及功能新材料研究进展

氧化铝生产过程中产生的赤泥已成为制约铝行业可持续发展的瓶颈。随着铝工业的发展,赤泥的堆存量越来越大,赤泥的综合利用显得尤为迫切。为了解决国内外赤泥的堆存现状及产生的危害,国内外对赤泥资源化利用作了研究,赤泥可以用于生产建筑材料、陶瓷制品、微晶玻璃、路基及防渗材料、硅钙肥、吸附材料和提取有价金属。重点介绍了近年来赤泥脱碱实验研究、赤泥填充塑料、赤泥多元絮凝剂联产复合白炭黑、赤泥免烧和烧结蜂窝多孔材料、抗菌材料载体、赤泥脱硫与固硫材料、赤泥用于炼铁氧化球团黏结剂等研究新进展。对赤泥进行减量化、资源化利用不仅能减少其对环境污染,还可缓解我国铝土矿资源短缺等问题。     

氧化-解胶联合法分离含铬铝型材污泥中的铬铝金属

以广东某铝型材厂产生的含铬铝型材污泥为研究对象,在不影响污泥含铝量的前提下,采用次氯酸钠氧化-硫酸钠解胶联合法单独分离污泥中的Cr(Ⅲ)。结果表明:通过次氯酸钠氧化Cr(Ⅲ)并浸出Cr(Ⅵ),在最佳条件下,铬浸出率为46.47%;然后水洗1次滤渣,去除残留的可溶性Cr(Ⅵ),再以硫酸钠为解胶剂去除被滤渣吸附的酸溶性Cr(Ⅵ),在最佳条件下,水洗-解胶除铬率为63.64%;经联合法处理后,污泥含铬量为0.80 mg·g-1,总除铬率为80.50%,含铝量损失率仅为1.08%。氧化后的含Cr(Ⅵ)废水经氯化钡处理后可在工艺中回用。利用联合法处理含铬铝型材污泥所需成本比HW17危险废物的处置费用低。     

垃圾焚烧飞灰掺杂废玻璃烧结制备多孔陶瓷

以垃圾焚烧飞灰和废玻璃作为原料,添加Ca CO_3作为发泡剂,H_3BO_3作为助熔剂,制备多孔陶瓷体。XRD分析结果表明:玻璃熔融固化飞灰时主要生成了Ca Si O3玻璃晶相;随着烧结温度的升高,多孔陶瓷的孔径逐渐减小;助熔剂的添加和发泡剂的添加,增大了多孔陶瓷的孔径;重金属浸出实验表明烧结温度超过900℃时,重金属浸出浓度符合国家标准,其中重金属Pb、Ni和Cd的浸出浓度均小于0.5 mg·L~(-1),且当烧结温度提高到1 000℃时,重金属Cr和Cu的浸出浓度降低到4.3 mg·L~(-1)和0.05 mg·L~(-1)。     

垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

用光伏污泥焚烧灰渣制备轻集料

针对工业污泥焚烧灰渣处置难的现状,以光伏污泥焚烧灰渣为主要原料制备轻集料。确定轻集料烧制的最佳条件为,黏土投加量为70%,MgO投加量为5%,污泥焚烧灰渣投加量为25%,预热温度为450℃,预热时间为15 min,焙烧温度为1 050℃,焙烧时间分别为10 min,所制备出的轻集料的抗压强度为9.52 MPa,堆积密度为867 kg·m~(-3),烧失量为0.12%,1 h吸水率为1.94%。所制得的轻集料强度高,吸水率小,符合《轻集料及其实验方法.第二部分:轻集料实验方法》(GB/T 17431.2-2010)的要求,可为光伏污泥焚烧灰渣资源化提供理论指导。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007)对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L~(-1)降低至2.0 mg·L~(-1);而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L~(-1)降至0.16 mg·L~(-1)。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

赤泥除氟剂的物相组成及其除氟性能

赤泥是一种多孔物质,其比表面积大,具有较好的吸附性能。以赤泥为原料,加入一定量的Na_2SiO_3、Ca O及碳粉等添加剂,制备成约3 mm的球形颗粒。采用差热分析与X-射线粉末衍射技术相结合对赤泥原料及赤泥除氟剂高温焙烧过程的物相变化进行研究,同时研究了吸附时间、焙烧温度、焙烧时间对赤泥除氟剂除氟性能的影响。结果表明:在高温焙烧过程中,赤泥除氟剂原料的物相变化主要发生在800℃以下的温度。赤泥除氟剂的最佳焙烧温度为700℃,最佳焙烧时间为2 h,溶液中氟离子的浓度可从19下降到0.13 mg·L~(-1),吸附容量0.94 mg·g-1,除氟率达99%。     

酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al(OH)_3改性制得生物吸附剂(CDGB)。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明:CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L~(-1),吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L~(-1)时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L~(-1),符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子(硝酸根、氯离子和硫酸根)对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g~(-1)。     

绿色合成纳米铁去除水中铬离子

以桉树叶提取液作为还原剂和稳定剂,绿色合成纳米铁(EL-Fe NPs),用于去除水体中的铬离子。通过SEM、XRD、FT-IR等技术方法对绿色合成的纳米铁去除铬离子反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。主要探究了p H、Cr(VI)溶液初始浓度、EL-Fe NPs投加量和反应温度等因素对EL-Fe NPs去除铬离子效果的影响,研究其吸附动力学并且进行了EL-Fe NPs重复利用实验。实验结果表明:降低溶液初始p H值、升高温度均能提高铬离子的去除率;在铬离子初始浓度10 mg·L~(-1),EL-Fe NPs投加量1 g·L~(-1),初始p H=6,反应温度298 K条件下,铬离子的去除率能达到77.2%,其去除过程符合伪一级动力学,反应表观活化能为28.23 k J·mo L~(-1),表明其为化学控制过程;EL-Fe NPs在重复使用3次之后,铬离子去除率仍能达到35.2%。     

钢铁厂冷轧废水污泥中铬回收实验研究

钢铁厂冷轧废水污泥中含有10%以上的铬、20%以上的铁和1.5%以上的锌(均以质量分数计).为了从污泥中回收铬,首先研究了污泥中铬的形态,确定为Cr(Ⅲ);然后以碳酸钠为氧化助剂,将污泥与碳酸钠按一定比例混合后焙烧,再用水浸取.研究了碳酸钠的添加量、焙烧温度和时间、浸取时间和浸取方式对铬回收率的影响.研究表明,每克干污泥中添加0.6 g或以上碳酸钠,在固定床上700 ℃焙烧4 h以上,可实现60%以上的总铬浸出率,残渣为Fe2O3基脱硫剂原料.     

氧化硫硫杆菌JJU-1生物淋滤去除污泥中的重金属

将前期分离得到的嗜酸性氧化硫硫杆菌JJU-1(Thiobacillus thiooxidans JJU-1)接种于污水处理厂污泥中,进行为期7 d的生物淋滤实验,对淋滤过程中的pH值、氧化还原电位(ORP)和重金属去除率进行检测。研究结果表明:氧化硫硫杆菌JJU-1不同接种量处理浸出液的pH下降幅度不同,当接种量为15%时,浸出液pH下降最快,其ORP达到最大值(444m V),Cu、Cd和Pb的去除率分别高达79.2%、96.6%和93.4%。添加能源物质S可以明显降低淋滤液的pH,当能源物质S投入量增加到12 g·L~(-1)时,淋滤7 d后,浸出液的pH下降至1以下,浸出液的ORP在S添加量为16 g·L~(-1)时达到最大值(477 m V),20 g·L~(-1)S粉添加量条件下,Cr、Cu和Pb的去除率最大,分别为98.8%、74.3%和85.8%;然而,添加能源物质S对Cd的浸出无明显影响。以上研究结果表明,氧化硫硫杆菌JJU-1在去除污泥中重金属方面有着广阔的前景。     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1 150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理

当今社会消耗了大量的化石能源,使得环境和能源问题十分突出。污泥厌氧消化产沼气是解决能源问题一种具有潜力的方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低以及污泥停留时间长等问题,严重地阻碍了其优势的发挥。探究了添加不同浓度微量元素Fe和Ni对污泥厌氧消化产气和有机物去除的影响。结果表明,当FeCl_2投加量小于400 mg·L~(-1)时均能促进产气,FeCl_2投加量为25 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值414.6 m L·g-1(VSadded),比对照组高28 m L·g-1(VSadded)。当NiCl_2投加量小于5 mg·L~(-1)时均能促进产气,在NiCl_2投加量为5 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值389.5 m L·g-1(VSadded)。在最佳投加浓度下,添加Fe对产气的促进效果比添加Ni对产气的促进效果好。对有机物去除而言,当FeCl_2投加浓度为25 mg·L~(-1)时,有机物去除率轻微提升,而后随着FeCl_2添加量的增加整体呈下降趋势,FeCl_2最佳投加浓度为25 mg·L~(-1)。有机物去除率随着NiCl_2添加量的增加整体呈下降趋势。在水解产酸实验中,最优FeCl_2投加条件下(25 mg·L~(-1))能使污泥溶解态化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别提高15.3%和39.2%,为后续的产气提供了更好的基质条件。     

乙酸铵浸出高炉瓦斯灰中的锌

采用NH_3-CH_3COONH_4-H_2O体系进行了高炉瓦斯灰提锌工艺研究。结果表明:控制浸出温度45℃,总氨浓度5 mol·L~(-1),液固比5:1,[NH_3]/[NH_4]~+摩尔比1:1,搅拌速度300 r·min~(-1),浸出时间60 min,锌浸出率达77.79%。FT-IR及ESI-MS分析显示羧酸阴离子能结合Zn离子形成复杂的羧酸盐配合物,添加CH_3COONH_4能促进锌的溶出,XRD、SEM-EDS表征分析显示浸出渣中残留ZnFe_2O_4是导致锌浸出率低的限制性因素。     

CaCl_2-PAC工艺处理酸性高氟废水

以湖南某氟化盐厂排放的酸性高氟废水为研究对象,提出Ca Cl2-PAC处理酸性高氟废水新工艺,确定了最佳工艺条件,并对比了晶种添加前后对除氟效果、沉渣含水率的影响及沉渣中氟化钙的纯度;结果表明:在钙盐沉淀阶段,p H≈9,n(Ca/F)=0.75,搅拌45 min、沉降90 min;在絮凝沉淀阶段,p H≈7.5,PAC投加量为350 mg/L,最后出水氟离子浓度可降至10 mg/L以下,达到了《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的一级标准。在钙盐沉淀阶段按照10 g/L添加大颗粒氟化钙后,氟去除率进一步提高,处理后所得的沉渣氟化钙纯度可达到85%,沉渣含水率较晶种添加前降低20%,有利于实现高效除氟和氟化钙的回收利用。