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150 μm、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%。     

盐酸分级浸出赤泥中有价金属元素

采用盐酸2段分级浸出工艺回收氧化铝赤泥中的有价金属元素。通过考察液固比、反应温度、反应时间及盐酸使用量对浸出率的影响,确定了2段浸出的实验工艺。结果表明:在盐酸用量为理论用量的40%、90 ℃液固比为7∶1、反应时间1 h的条件下,Ca的浸出率为96.2%,Na的浸出率为82.47%,Al的浸出率为42.87%,其他元素几乎不浸出,这是第1段浸出;在盐酸用量为理论量的130%、90 ℃、盐酸浓度8.8 mol·L-1的条件下,浸出1段酸浸渣,Fe的浸出率99.65%,Sc的浸出率88.76%,V的浸出率93.58%,其他稀土元素的浸出率均达到了70%左右,这是第2段浸出。     

氧化铝对煤矸石提铝废渣制备水玻璃的影响

以纯石英砂或煤矸石酸浸提铝废渣为原料,采用低温(850℃)纯碱烧结法制备水玻璃,考察了杂质Al2O3含量对原料中SiO2溶出率以及产品水玻璃模数的影响,通过电感耦合等离子发射光谱(ICP)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析(TGA)手段对原料和产物进行了分析和表征。结果表明,与纯石英砂为原料制备水玻璃相比,杂质Al2O3的存在降低了SiO2-Na2O体系的反应温度,但由于Al2O3会与反应体系中的SiO2和Na2O反应生成水不溶性的铝硅酸钠盐,导致实际可溶性SiO2的含量减少,降低了SiO2的溶出率和硅酸钠的模数。通过添加石英砂可控制提铝废渣中的A12O3含量低于5%,使提铝废渣中SiO2的溶出率达到90%以上,制得水玻璃模数达2.15。     

煤矸石微生物脱硫试验研究

采用本试验室自主分离筛选出的氧化硫硫杆菌,通过煤矸石浸泡的微生物脱硫和煤矸石柱状淋洗的微生物脱硫试验,研究该菌株对大武口高硫煤矸石的脱硫效果.煤矸石浸泡试验表明,微生物对煤矸石脱硫效果明显,浸泡煤矸石2 h后脱硫量达0.79 g/L,脱硫率达24.5%,21 d持续稳定升高,脱硫率达28.3%,为煤矸石的快速脱硫提供了技术支持.煤矸石柱状淋洗试验表明,前9 d是氧化硫硫杆菌脱硫的活跃期,该菌株有较高的氧化煤矸石的能力.     

煤矸石中氧化铝溶出的实验研究

煤矸石是主要的煤系固废,其中氧化铝的含量占到25%左右,又是一种可以利用的资源.本实验以山西潞安煤矿的煤矸石为原料,采用正交试验的方法,研究了盐酸作为酸浸介质浸取煤矸石中氧化铝.主要影响因素为煅烧温度、酸量、固液比及酸浸时间,最佳工艺条件为:煅烧温度为650℃,酸量为225mL(按照煤矸石中氧化铝和盐酸反应的摩尔比为1:6计)、固液比为1:3、酸浸时间为3 h,单因素重复试验结果和正交实验的结果相符,在最佳条件下,氧化铝的溶出实验验证结果表明,三氧化二铝溶出率为71.49%.本研究对实现煤矸石的资源化综合利用具有重要的意义.     

煅烧温度和添加剂对提高煤矸石中氧化铝溶出率的实验研究

煤矸石是煤炭在开采、洗选过程中产生的固体废弃物,其中二氧化硅、氧化铝和碳占到矸石总量的90%以上,又是一种可以利用的资源。实验以山西潞安煤矿的洗矸为原料,采用SEM、IR和XRD等分析测试手段对不同煅烧温度下的煤矸石进行微观形貌、化学键变化和矿物组成的分析研究,确定氧化铝的活化温度区间;并根据煤矸石的活化机理,选择提高氧化铝溶出率的添加剂。实验结果为：煤矸石中氧化铝的活化温度区间为600～850℃;酸浸过程中添加氟化钠可以打开煤矸石中的SiO₂—Al₂O₃,使氧化铝溶出率达到90%以上,和通常条件下氧化铝的溶出率相比提高20%左右。本研究为煤矸石高值利用提取氧化铝提供了技术基础,也为粉煤灰等低铝含量矿物的开发利用提供借鉴。     

再生铝飞灰重金属的浸出毒性特征及其控制

采用再生铝飞灰为研究样品,研究了飞灰重金属浸出毒性水平以及飞灰浸出毒性特征,同时探讨了飞灰的处理处置工艺。结果表明：飞灰中Pb、Cd和Zn浸出浓度超标,超标率为100%,属于具有浸出毒性的危险废物,必须对其进行稳定和固化;再生铝飞灰中锌的浸出浓度所占比例最大,铅的浸出浓度次之,两者之和占总量的98%以上,再生铝飞灰中主要有害重金属为Zn和Pb;并结合当前飞灰的处理处置工艺,提出的可能的控制方法为水泥固化和药剂稳定法,为同类研究提供参考。     

重庆市垃圾焚烧飞灰特性及重金属浸出行为的研究

通过激光粒度仪分析了重庆市垃圾焚烧飞灰颗粒粒径的分布特征,并研究了在GB5085.3-2007和USEPA-TCLP浸出条件下及不同pH、浸出液固比和浸出时间等因素下重庆市垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出行为.结果表明,重庆市垃圾焚烧飞灰颗粒平均粒径为36.4μm,飞灰中主要重金属总量约1.04%,Zn、Pb含量较高,具有较...     

淹水对土壤重金属浸出行为的影响及机制

为了明确淹水对土壤重金属浸出行为的影响及其作用机制,以实际场地重金属污染土壤为研究对象,开展了淹水实验。对淹水过程中土壤重金属的浸出浓度、氧化还原电位、pH、铁氧化物浓度及重金属形态等相关指标进行测定了分析。结果表明,淹水后,重金属浸出浓度随淹水时间呈现先增长后降低趋势。淹水初期(30 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别增加了6.71%、4.03%、3.56%和4.55%。pH降低、有机质降解和铁氧化物还原溶解是导致重金属浸出浓度升高的主要原因。随淹水时间的持续增加,重金属浸出浓度逐渐降低并于90 d时趋于稳定。淹水结束时(180 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别降低了23.78%、16.78%、15.48%和15.45%。重金属形态分析表明,淹水促使重金属赋存形态由酸可提取态转化为可还原态和可氧化态,降低了重金属活性;矿物成份分析证实了金属硫化铜物相的生成。新形成的无定形氧化铁对重金属的吸附作用和硫化物与重金属的化学沉淀作用是重金属浸出浓度降低的主要机制。该研究为淹水条件下重金属污染土壤风险控制提供了依据。     

酸浸法提取煤矸石中Al2O3的研究

煤矸石是主要的煤系固体废物,其中Al2O3质量分数约占35％左右.以某煤矿的煤矸石为原料,通过单因素实验比较盐酸和硫酸对Al2O3的浸取率,研究各因素对Al2O3浸取率的影响,确定浸取煤矸石中Al2O3的最佳酸浸介质为硫酸.利用正交实验确定酸浸取的最佳条件为:液固比(酸溶液体积与煤矸石样品质量比)15 mL/g、硫酸摩尔浓度3 mol/L、浸取时间120min、助样比(助溶剂与煤矸石样品质量比)0.20,在此条件下硫酸对煤矸石中A12O3的浸取率可达79.6％.     

煤矸石堆积下多环芳烃的淋溶污染特征

淋溶是使有害物质析出的主要途径之一。为查明煤矸石堆放淋溶造成的有机污染效应,对不同风化强度煤矸石进行了动态淋溶模拟实验,系统研究了煤矸石中US EPA优先控制的16种多环芳烃（PAH16）的析出规律和迁移方式。获得煤矸石中多环芳烃（PAHs）淋溶特征如下：煤矸石堆积期遭受短期降雨（500~1 600 mm）作用后,煤矸石溶出的PAH16总质量浓度达125.6~451.2 ng/L。PAH16溶出量初期较高,在一定降雨期后又达到峰值,酸雨条件下,煤矸石山淋溶出的PAH16可由线性累加转为指数快速累加的趋势。淋溶液中优势组分为萘、二氢苊、芴和菲,4种组分之和占所测PAHs总量的80%~90%。煤矸石溶出的PAHs环数分布为2环〉3环〉4环〉5环、6环。迁移方式上,2环PAHs多以溶解相迁移,3环PAHs主要以颗粒态迁移,存在少量溶解形式,而4环以上PAHs则以颗粒相形式迁移。     

基于煤矸石制备的聚合氯化铝铁钛及其在二沉池出水处理中的应用

以煤矸石酸浸液为原料,经过钛掺杂、聚合、熟化和浓缩干燥等过程,制备了高效无机高分子混凝剂聚合氯化铝铁钛(PTAFC)。分别考察了钛投加量、pH、聚合温度、聚合时间对PTAFC混凝性能的影响,同时研究了PTAFC对城镇污水处理厂二沉池出水浊度、COD、总磷和氨氮的去除效果,并与聚合氯化铝铁(PAFC)进行了对比。结果表明：在钛铁摩尔比0.3、pH=1.5、聚合温度60 ℃、聚合时间3 h、常温熟化24 h时,所制得的PTAFC性能最佳;在投加量70 mg·L⁻¹、pH=7、反应温度20 ℃、慢速搅拌速度40 r·min⁻¹的混凝条件下,对自配水的浊度、COD和UV₂₅₄的去除效果最好,去除率分别为99.13%、37.25%和39.9%。PTAFC对城镇污水处理厂二沉池出水的浊度和总磷有极好的去除效果,同时对COD和氨氮有一定去除能力,污染物去除能力明显优于PAFC。上述研究成果对有效减少煤矸石的堆存量、拓宽煤矸石利用渠道,实现混凝剂的低成本、高效率工业化生产和应用具有重要的意义。     

煤矸石淋溶污染物对高速公路沿线土壤水环境污染的仿真研究

利用淋容试验,模拟自然降雨,分析了煤矸石对高速公路沿线地下水造成的污染,获得了大量真实可靠的数据,得出了煤矸石淋溶液中无机盐是造成高速公路沿线地下水污染的主要原因.并基于多孔介质流体力学和溶质运移动力学建立了描述微量元素在土壤-水环境系统中迁移的数学模型,利用该模型对煤矸石淋溶微量元素在道路沿线土壤-水环境中的迁移规律进行了模拟分析,进一步预测了污染物浓度变化规律及分布特征,可为公路沿线土壤-水环境污染提供分析依据.     

土工布阻隔煤矸石中重金属迁移实验研究

常规的煤矸石充填复垦塌陷地技术给环境造成难以治理的二次污染.煤矸石淋出液中的重金属元素会污染底部土体和地下水.引入国外矿区复垦应用成熟的土工布技术,选取聚乙烯丙纶、涤纶针刺、涤纶复合土工布和HDPE土工膜4类土工材料,采用室内柱状淋溶实验,初步研究土工布对煤矸石淋出液中重金属的阻隔作用.结果表明,4种土工布都不同程度地降低了淋出液中重金属的含量.其中,聚乙烯丙纶和涤纶针刺土工布降低重金属Cr的效果较好,浓度低于对照23.7%～33.5%,总量低于对照36.2%～50.0%;HDPE土工膜和涤纶复合土工布对重金属Pb和Cu十分有效,浓度低于对照17.0%～21.1%,总量低于对照22.9%～26.8%.同时,土工布吸附了大量的重金属,淋溶柱中重金属的残留量降低.聚乙烯丙纶和涤纶复合土工布吸附Cr的能力较高,涤纶针刺土工布吸附Pb的效果较好,涤纶针刺土工布和HDPE土工膜能大量地吸附Cu.研究可知,土工布的种类多,功能强大,在国内矿区土地充填复垦工作中将有广阔的应用前景.     

利用多年期赤泥和煤矸石制备烧结砖

以多年期赤泥和煤矸石为主要原料,分析了其化学成分和物性特征,通过设计不同的原料配比和烧结温度,探讨其最佳工艺条件以及各种参数指标,试图为赤泥的大宗化利用提供一种新的途径。实验结果表明最佳工艺条件为:多年期赤泥与煤矸石质量比为20∶80,成型压力为6 MPa,烧结温度为1 100℃左右保温2 h。烧结砖体"泛霜"现象基本消失,抗压强度为12.18 MPa、吸水率为21.6%,满足国家粉煤灰普通烧结砖GB5101-2003中的要求。