2021年第7期目录
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    重有色金属
  • 肖永力,汪华林,苏福永
    摘要:
    针对一种自结炉衬电熔炉开展数学模拟研究,通过改变外部水冷壁面的温度研究了炉内温度场及自结炉衬厚度的变化规律。模拟结果显示,随着水冷壁面温度升高,炉内物料熔化增多,自结炉衬厚度和高度均减小,水冷壁温度每增加10 ℃,最大自结炉衬厚度减小1.2 mm,最小自结炉衬厚度减小0.9 mm,熔池高度增加0.4 mm,自结炉衬高度减小0.2 mm。
  • 刘玉玲,黄魁,潘媚媚,董海丽,刘坤捷
    摘要:
    废铅膏的成分复杂,其中PbO2比较稳定,难以回收利用。采用硫酸、草酸溶液同步浸出废铅膏,分别探究硫酸浓度、草酸添加量和反应时间对废铅膏硫酸化的影响。结果表明,5 g废铅膏在25 mL质量分数为85%的硫酸、草酸添加量1.5 g,反应时间2.0 h的条件下充分反应,得到的酸浸铅膏PbO2含量为1.39%,PbSO4含量达95.76%。同步还原硫酸化过程将废铅膏绝大部分转化为PbSO4,缩短了废铅膏回收的工艺流程,降低了能耗,后续可更简单且高效地进行脱硫工艺。得到的酸浸铅膏可以通过进一步脱硫后低温焙烧回收氧化铅产品。
  • 袁精华
    摘要:
    针对目前铜火法冶金在两个独立的装置中完成存在的不利情况,提出了侧吹顶吹一体化连续炼铜炉,并对其炉体结构形式、技术参数、生产操作、炉体监控等方面进行了阐述。通过优化设计和生产控制,侧吹顶吹一体化连续炼铜炉建成投产后应能达到节省投资、减少操作、降低运行成本、节能和环保的预期效果,能充分发挥侧吹炉熔炼工艺的优势。
  • 轻有色金属
  • 武国宝
    摘要:
    用不同K+浓度的铝酸钠溶液进行了含钾铝土矿的拜耳法溶出试验和溶液脱硅试验。结果表明,在30.19~301.94 g/L内,溶液中K+浓度的变化对氧化铝溶出率和溶出赤泥N/S的影响较小;随着溶液中K+浓度的升高,铝土矿中K2O的表观溶出率显著降低,但无法完全阻止K元素在溶出过程中进入溶液。在溶液中K+浓度≤155.28 g/L条件下,K+取代Na+进入钠硅渣晶格的难度大,工厂溶液中K+的平衡浓度预计会远高于当前的水平。应用含钾铝土矿生产的企业必须采取除钾工艺措施才能有效控制生产系统中钾含量的升高。
  • 刘永轶,李其贵,尹中林
    摘要:
    遵义某氧化铝厂使用高硫、高碳铝土矿,采用拜耳法生产氧化铝,系统中铝酸钠溶液成分复杂,物料黑而黏稠,对生产过程影响明显,造成氧化铝产品铁含量升高、粒度周期性爆发细化、设备腐蚀、循环效率大幅下降、能耗明显升高等一系列问题。在铝土矿含硫量不超过0.3%的情况下,在高温溶出过程中添加一定量的硝酸钠氧化低价硫,可保证氧化铝产品铁含量满足一级品要求,生产能稳定运行,并在一定程度上减缓对设备的腐蚀。工业试验结果表明,针对进入流程中的低价硫和有机物,氧气湿法深度氧化脱硫脱碳技术不仅可以氧化系统中的低价硫,同时可实现对有机物的部分氧化,效果和成本比添加硝酸钠更好。
  • 张俊山,储智尧,毛锡嵩,夏雪雯,兰苑培
    摘要:
    拜耳法铝酸钠溶液中的有机物将影响氧化铝产品质量、生产顺行,而如何经济、高效地对拜耳法铝酸钠溶液中有机物进行脱除至今仍是亟待解决的行业难题。综述了拜耳法铝酸钠中有机物的来源、积累、危害及其脱除的研究进展,重点分析了工艺简单、清洁环保的化学氧化技术用于拜耳法铝酸钠溶液中有机物的脱除研究现状,并对光—化学催化氧化技术在铝酸钠溶液中有机物的脱除进行了展望。
  • 李文英,路贵民
    摘要:
    利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进行无量纲化研究,得到了方程:CI=30000×(ACD/40)^(-0.24519)×(Ar/150)^0.79291×(Ct/225)^0.09835×(Ch/700)^0.37953,对于电解槽的放大设计,可以根据上述方程,不对电解槽进行复杂的建模计算,进而节省资源,提高效率。
  • 稀贵金属
  • 邓卓,李齐,陈俊南,谢锋,畅永锋,王伟
    摘要:
    探索了超声波作用对铜氨硫代硫酸钠浸金体系稳定性的影响。考察了不同浸出时间、温度、超声波功率、pH和氨水浓度条件下,浸金体系内硫代硫酸根离子浓度以及Cu(NH3)42+络合离子浓度变化规律。结果表明,超声波作用使硫代硫酸盐浸金体系稳定性有所降低,一定条件下可显著促进硫代硫酸根离子和Cu(NH3)42+络合离子浓度的降低。金矿石浸出试验表明,当Na2S2O3浓度为0.1 mol/L、CuSO4浓度为0.03 mol/L、NH3?H2O浓度为0.45 mol/L时,超声波作用能够显著提高浸金率,在较低浸出温度下引入超声波辅助浸出就能达到常规较高温度下的浸出效果。本研究为降低硫代硫酸盐浸金反应的温度开辟了新的路径。
  • 李衍林,邓志敢,朱应旭,戴兴征,陆占清,张梅,邓海波,陈春林
    摘要:
    采用富氧常压浸出—中和工艺处理含锗氧化锌烟尘,通过酸度控制和富氧浸出提高烟尘中锗的浸出率,同步控制溶液中铁价态与浓度。通过小型试验、扩大试验、工业化试验,烟尘在酸浸温度90 ℃、液固比7︰1、控制pH=0.3~0.5的条件下常压通氧酸浸4 h;再控制矿浆pH=3.0~3.5、温度90 ℃、反应时间1.5 h进行酸浸液的中和,锌浸出率达到90%以上,锗浸出率达到80%以上,同时可将溶液中Fe3+浓度控制在0.02 g/L以内,有利于后续溶液中锗的高效分离回收。
  • 王燕萍,王瑞雪,张承龙,马恩,王景伟
    摘要:
    废弃液晶面板(LCD)中铟的回收是缓解铟资源供求矛盾、消除废弃LCD环境污染的重要途径。以废弃LCD中有机材料的热解产物为还原剂,在高温、高真空条件下回收废弃LCD玻璃基板中的铟。利用氮气热解处理废弃LCD中的有机组分,并利用响应曲面法进行参数优化,优化条件下(温度350 ℃、升温速率2 ℃/min、N2流速0.36 L/min)热解炭产率可达28.68%;将热解炭作为还原剂回收玻璃基板中的铟,较优条件(温度935 ℃,压力1 Pa,碳添加量40%,反应时间0.5 h)下铟转化率可达99.63%。将“废渣”转化为“反应原料(还原剂)”,同时将“有机物去除”和“铟提取”两个过程有机结合,在去除有机污染物的同时也完成了金属铟的资源回收,可为绿色、高效的回收废弃LCD提供理论基础和实践经验。
  • 材料与设备
  • 李洪涛,盛路阳,王永利,展俊岭,张钰
    摘要:
    以六亚甲基亚胺为模板剂,采用动态水热合成法制备了柱状晶紧密堆砌形貌的丝光沸石。采用等体积浸渍法制备了Cr2O3、MgO以及ZnO改性丝光沸石,并对其催化1-甲萘与均三甲苯的异构化-烷基转移耦合反应性能进行对比研究。采用XRD、N2吸附-脱附、SEM和NH3-TPD等手段对样品的结构和酸性质进行表征。结果表明,与颗粒形丝光沸石相比,丝光沸石柱状晶具有更大的比表面积、孔容和介孔孔容,酸强度相近而酸密度下降。在1-甲萘与均三甲苯的异构化-烷基转移耦合反应中,明显提高了1-甲萘及均三甲苯的转化率和产物中二甲基萘的收率。负载金属氧化物后,丝光沸石的比表面积和中强酸酸量下降,产物中2-MN选择性提高,而三甲基萘等大分子副产物选择性降低。可通过金属氧化物改性调变异构化-烷基转移耦合反应中产物的选择性。
  • 赵燕春,王 博,寇生中
    摘要:
    采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼—铜模负压吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-xCr-0.2C(质量百分数)非晶复合材料,通过XRD表征试样的微观组织,采用单边缺口试样测量了整个试样体系的缺口韧性,由SEM分析了试样断后的形貌。结果表明:合金体系在形变过程中诱导产生马氏体相变,由TRIP效应对基体韧塑化。Fe-15Mn-5Si-15Cr-0.2C试样的断裂韧性和断裂能分别达到(108.466±5) MPa?m1/2和600.25 kJ/m2,且断口呈现大量等轴韧窝和脉络纹花样区,适当增加Cr元素含量有利于提高试样的韧性。
  • 韦世强
    摘要:
    采用树脂交换法制备超高纯氧化镧,树脂吸附及分离过程是技术难点之一。以稀土分离厂生产的普通级氯化镧(La2O3/ΣREO≈99%~99.999%)为原料,利用树脂交换法进行提纯研究,重点研究料液浓度、纯度,以及淋洗液在树脂柱中流速、pH、浓度、反应温度、压力等条件对提纯工作的影响因素,且获得较好的料液提纯指标:树脂的吸附率达到88.60%、分离效率为96.56%;提纯的料液再经沉淀、煅烧后,可获得目标高纯产品氧化镧,纯度达99.99995%。该技术方法具有工艺设备简单、成本低、投资省等优势,不仅为规模化生产提供科学支撑,也为其它稀土元素的提纯工作提供了参考。
  • 潘再富,黄卫强,张慧峰,朱子俊,朱敬芳,杨冬霞,赵云昆,顾永万
    摘要:
    高标准排放法规要求汽车尾气净化催化剂在冷启动阶段对碳氢化合物(HC)进行吸附存储,在正常工作温度下脱附并催化净化。汽油车尾气中的HC主要成分为甲苯,因此选用了NaY、USY和ZSM-5分子筛,制备了CeO2改性的不同分子筛材料;利用比表面分析仪(BET)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、热重分析仪(TG)、化学吸附仪和X射线衍射分析仪(XRD),表征分析了不同分子筛以及CeO2改性后结构与酸碱性的变化对甲苯的吸附与脱附性能。结果表明,未改性前,USY分子筛对甲苯的吸附性能最佳,甲苯的饱和吸附量达到245.9 mg/g,甲苯的脱附温度范围为290~360 ℃;CeO2改性后分子筛的吸附量均有明显的提升,其中CeO2/USY材料对甲苯的吸附量最佳,达到270 mg/g,比未改性的USY提升了约10%。
  • 环境工程
  • 高崇,王为振,常耀超,黄海辉,李拓夫
    摘要:
    针对V2O5含量16.3%、Mo含量2.02%的HDS渣开展综合回收利用钒、钼的研究。结果表明,优选试验条件为:350 ℃脱油1 h,HDS渣粒度-212 μm百分含量≥96%,750 ℃脱碳脱硫2 h,碳酸钠添加量与钒钼含量的摩尔比为1.2,800 ℃焙烧2 h,浸出液固比2︰1,浸出温度40 ℃,浸出时间30 min。钒浸出率为94.76%,钼浸出率为96.93%。可为含钒废催化剂的综合回收利用提供参考。
  • 邓超群,王海北,刘三平,周起帆,李强
    摘要:
    以废三元锂离子电池正负极片为原料,采用碳热还原焙烧—水浸联合法,通过热力学、TG-DSC分析,结合XRD、SEM-EDS等表征手段,为正极活性材料与铜铝箔之间热解分离、有价金属(Ni、Co、Mn)的还原及Li的优先提取进行相关理论研究分析,并简单分析了P和F的走向。结果表明,正极活性材料有价金属碳热还原理论上是可行的,且经XRD、SEM-EDS表征,焙烧后有价金属Ni、Co、Mn主要以金属或金属氧化物形式存在,Li则以Li2CO3形式存在,且Ni、Co、Mn含量分布不均匀。在碳含量27.33%、焙烧温度650 ℃和焙烧时间2.5 h的最佳条件下,Li的浸出率达到83.17%,但该条件下,正极活性材料与铜铝箔分离效果不是很好,给后续酸浸净化回收Ni、Co、Mn带来一定的麻烦;P和F的走向为原料 焙烧料 水浸渣。
  • 廖长君,黎秋君,曹斐姝,卢友志,秦豪
    摘要:
    为探究镉砷锌铜复合污染土壤的原位共钝化工艺,以广西南丹县农田土样为研究对象,实施了生物炭、铁粉等几种材料的复合型钝化剂的共钝化试验。结果表明,不同复配钝化剂的钝化效果不尽相同。CaO与FeSO4的复合物在钝化20 d时,3%和6%两种配比均能实现4种金属共钝化。1#生物炭与铁粉混合物的共钝化效果最好,在6%配比钝化10 d时,4种金属有效态含量与空白对照组相比分别下降50.22%、49.95%、41.40%和29.18%,对应的残渣态分别增加6%、13%、14%和1.8%。各组复配钝化剂的加入使土壤的有机质增加。
  • 胡深,张勤,刘子龙,杨洪英,佟琳琳
    摘要:
    针对处理某矿山酸性废水后得到的有价元素种类多、含量低的难处理中和渣进行XRF、XRD、激光粒度检测、SEM-EDS等技术分析,并对中和渣进行了硫酸浸出性研究,对浸出渣进行了浸出毒性探究。分析结果表明,中和渣所含主要元素为Ca(40.67%)、Fe(5.79%)、Cu(2.43%)、Zn(0.13%)、Ni(0.056%)、As(0.009%);渣中主要为金属氧化物、氢氧化物、硫酸盐、硅酸盐和砷酸盐等物质混合物,主要物相为CaSO4、Ca6Fe2(SO4)2、CaO、CuAlO2、Fe2O3、Fe(OH)3、FeAsO4、CuO、Cu(OH)2、ZnO;中和渣粒径5.00~75.00 μm。浸出试验表明,在硫酸体积浓度10%、液固比6︰1、浸出温度25 ℃、浸出时间180 min的条件下,Cu、Fe、As、Zn、Ni浸出率分别达到99.42%、96.71%、88.89%、99.23%、98.21%。浸出毒性试验结果表明,浸出渣Ni、Cu、As含量达标,可无毒排放。
  • 章艳红,唐玉红,陈俊华,孙凯璇,武晋玄,刘斌
    摘要:
    以萍水河何雁桥至向阳湖段为研究对象,在21个采样点采集地表水样品,首先分析水体中10种重金属的空间污染特征,然后运用多元统计法对重金属间的相关性进行分析,最后采用USEPA推荐的健康风险评价模型评价重金属经饮水途径对成人和儿童产生的健康风险。结果表明,V、Fe、Mn的最大值均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准,最大超标2.3倍,重金属浓度均值大小依次为:Fe>Mn>V>Zn>Mo>As>Cu>Cd>Pb>Cr;从空间分布特征看,重金属多集中在研究区上游和下游,受人类工农业活动影响明显。Cu与Fe、Cu与Cr、Fe与Mn、As与V间呈现显著相关,相关系数分别为0.704、0.677、0.671和0.440,具有相同的来源或转换过程;Mo与Cu、Mo与Cr呈负显著相关,相关系数分别为-0.51、-0.44,表明来源不同或者两者间相互抑制。成人与儿童的健康总风险均大于最大可接受风险水平1.0×10-6,污染物致癌风险值比非致癌风险高3~4个数量级,总健康风险主要由Cr、As、Cd产生,儿童健康风险比成人健康风险高。模型参数的合理取值和本土化是精确量化地表水中重金属对人体健康影响的关键要素,特别对儿童进行健康风险评价应分年龄段计算。
    重有色金属
  • 肖永力,汪华林,苏福永
    摘要:
    针对一种自结炉衬电熔炉开展数学模拟研究,通过改变外部水冷壁面的温度研究了炉内温度场及自结炉衬厚度的变化规律。模拟结果显示,随着水冷壁面温度升高,炉内物料熔化增多,自结炉衬厚度和高度均减小,水冷壁温度每增加10 ℃,最大自结炉衬厚度减小1.2 mm,最小自结炉衬厚度减小0.9 mm,熔池高度增加0.4 mm,自结炉衬高度减小0.2 mm。
  • 刘玉玲,黄魁,潘媚媚,董海丽,刘坤捷
    摘要:
    废铅膏的成分复杂,其中PbO2比较稳定,难以回收利用。采用硫酸、草酸溶液同步浸出废铅膏,分别探究硫酸浓度、草酸添加量和反应时间对废铅膏硫酸化的影响。结果表明,5 g废铅膏在25 mL质量分数为85%的硫酸、草酸添加量1.5 g,反应时间2.0 h的条件下充分反应,得到的酸浸铅膏PbO2含量为1.39%,PbSO4含量达95.76%。同步还原硫酸化过程将废铅膏绝大部分转化为PbSO4,缩短了废铅膏回收的工艺流程,降低了能耗,后续可更简单且高效地进行脱硫工艺。得到的酸浸铅膏可以通过进一步脱硫后低温焙烧回收氧化铅产品。
  • 袁精华
    摘要:
    针对目前铜火法冶金在两个独立的装置中完成存在的不利情况,提出了侧吹顶吹一体化连续炼铜炉,并对其炉体结构形式、技术参数、生产操作、炉体监控等方面进行了阐述。通过优化设计和生产控制,侧吹顶吹一体化连续炼铜炉建成投产后应能达到节省投资、减少操作、降低运行成本、节能和环保的预期效果,能充分发挥侧吹炉熔炼工艺的优势。
  • 轻有色金属
  • 武国宝
    摘要:
    用不同K+浓度的铝酸钠溶液进行了含钾铝土矿的拜耳法溶出试验和溶液脱硅试验。结果表明,在30.19~301.94 g/L内,溶液中K+浓度的变化对氧化铝溶出率和溶出赤泥N/S的影响较小;随着溶液中K+浓度的升高,铝土矿中K2O的表观溶出率显著降低,但无法完全阻止K元素在溶出过程中进入溶液。在溶液中K+浓度≤155.28 g/L条件下,K+取代Na+进入钠硅渣晶格的难度大,工厂溶液中K+的平衡浓度预计会远高于当前的水平。应用含钾铝土矿生产的企业必须采取除钾工艺措施才能有效控制生产系统中钾含量的升高。
  • 刘永轶,李其贵,尹中林
    摘要:
    遵义某氧化铝厂使用高硫、高碳铝土矿,采用拜耳法生产氧化铝,系统中铝酸钠溶液成分复杂,物料黑而黏稠,对生产过程影响明显,造成氧化铝产品铁含量升高、粒度周期性爆发细化、设备腐蚀、循环效率大幅下降、能耗明显升高等一系列问题。在铝土矿含硫量不超过0.3%的情况下,在高温溶出过程中添加一定量的硝酸钠氧化低价硫,可保证氧化铝产品铁含量满足一级品要求,生产能稳定运行,并在一定程度上减缓对设备的腐蚀。工业试验结果表明,针对进入流程中的低价硫和有机物,氧气湿法深度氧化脱硫脱碳技术不仅可以氧化系统中的低价硫,同时可实现对有机物的部分氧化,效果和成本比添加硝酸钠更好。
  • 张俊山,储智尧,毛锡嵩,夏雪雯,兰苑培
    摘要:
    拜耳法铝酸钠溶液中的有机物将影响氧化铝产品质量、生产顺行,而如何经济、高效地对拜耳法铝酸钠溶液中有机物进行脱除至今仍是亟待解决的行业难题。综述了拜耳法铝酸钠中有机物的来源、积累、危害及其脱除的研究进展,重点分析了工艺简单、清洁环保的化学氧化技术用于拜耳法铝酸钠溶液中有机物的脱除研究现状,并对光—化学催化氧化技术在铝酸钠溶液中有机物的脱除进行了展望。
  • 李文英,路贵民
    摘要:
    利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进行无量纲化研究,得到了方程:CI=30000×(ACD/40)^(-0.24519)×(Ar/150)^0.79291×(Ct/225)^0.09835×(Ch/700)^0.37953,对于电解槽的放大设计,可以根据上述方程,不对电解槽进行复杂的建模计算,进而节省资源,提高效率。
  • 稀贵金属
  • 邓卓,李齐,陈俊南,谢锋,畅永锋,王伟
    摘要:
    探索了超声波作用对铜氨硫代硫酸钠浸金体系稳定性的影响。考察了不同浸出时间、温度、超声波功率、pH和氨水浓度条件下,浸金体系内硫代硫酸根离子浓度以及Cu(NH3)42+络合离子浓度变化规律。结果表明,超声波作用使硫代硫酸盐浸金体系稳定性有所降低,一定条件下可显著促进硫代硫酸根离子和Cu(NH3)42+络合离子浓度的降低。金矿石浸出试验表明,当Na2S2O3浓度为0.1 mol/L、CuSO4浓度为0.03 mol/L、NH3?H2O浓度为0.45 mol/L时,超声波作用能够显著提高浸金率,在较低浸出温度下引入超声波辅助浸出就能达到常规较高温度下的浸出效果。本研究为降低硫代硫酸盐浸金反应的温度开辟了新的路径。
  • 李衍林,邓志敢,朱应旭,戴兴征,陆占清,张梅,邓海波,陈春林
    摘要:
    采用富氧常压浸出—中和工艺处理含锗氧化锌烟尘,通过酸度控制和富氧浸出提高烟尘中锗的浸出率,同步控制溶液中铁价态与浓度。通过小型试验、扩大试验、工业化试验,烟尘在酸浸温度90 ℃、液固比7︰1、控制pH=0.3~0.5的条件下常压通氧酸浸4 h;再控制矿浆pH=3.0~3.5、温度90 ℃、反应时间1.5 h进行酸浸液的中和,锌浸出率达到90%以上,锗浸出率达到80%以上,同时可将溶液中Fe3+浓度控制在0.02 g/L以内,有利于后续溶液中锗的高效分离回收。
  • 王燕萍,王瑞雪,张承龙,马恩,王景伟
    摘要:
    废弃液晶面板(LCD)中铟的回收是缓解铟资源供求矛盾、消除废弃LCD环境污染的重要途径。以废弃LCD中有机材料的热解产物为还原剂,在高温、高真空条件下回收废弃LCD玻璃基板中的铟。利用氮气热解处理废弃LCD中的有机组分,并利用响应曲面法进行参数优化,优化条件下(温度350 ℃、升温速率2 ℃/min、N2流速0.36 L/min)热解炭产率可达28.68%;将热解炭作为还原剂回收玻璃基板中的铟,较优条件(温度935 ℃,压力1 Pa,碳添加量40%,反应时间0.5 h)下铟转化率可达99.63%。将“废渣”转化为“反应原料(还原剂)”,同时将“有机物去除”和“铟提取”两个过程有机结合,在去除有机污染物的同时也完成了金属铟的资源回收,可为绿色、高效的回收废弃LCD提供理论基础和实践经验。
  • 材料与设备
  • 李洪涛,盛路阳,王永利,展俊岭,张钰
    摘要:
    以六亚甲基亚胺为模板剂,采用动态水热合成法制备了柱状晶紧密堆砌形貌的丝光沸石。采用等体积浸渍法制备了Cr2O3、MgO以及ZnO改性丝光沸石,并对其催化1-甲萘与均三甲苯的异构化-烷基转移耦合反应性能进行对比研究。采用XRD、N2吸附-脱附、SEM和NH3-TPD等手段对样品的结构和酸性质进行表征。结果表明,与颗粒形丝光沸石相比,丝光沸石柱状晶具有更大的比表面积、孔容和介孔孔容,酸强度相近而酸密度下降。在1-甲萘与均三甲苯的异构化-烷基转移耦合反应中,明显提高了1-甲萘及均三甲苯的转化率和产物中二甲基萘的收率。负载金属氧化物后,丝光沸石的比表面积和中强酸酸量下降,产物中2-MN选择性提高,而三甲基萘等大分子副产物选择性降低。可通过金属氧化物改性调变异构化-烷基转移耦合反应中产物的选择性。
  • 赵燕春,王 博,寇生中
    摘要:
    采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼—铜模负压吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-xCr-0.2C(质量百分数)非晶复合材料,通过XRD表征试样的微观组织,采用单边缺口试样测量了整个试样体系的缺口韧性,由SEM分析了试样断后的形貌。结果表明:合金体系在形变过程中诱导产生马氏体相变,由TRIP效应对基体韧塑化。Fe-15Mn-5Si-15Cr-0.2C试样的断裂韧性和断裂能分别达到(108.466±5) MPa?m1/2和600.25 kJ/m2,且断口呈现大量等轴韧窝和脉络纹花样区,适当增加Cr元素含量有利于提高试样的韧性。
  • 韦世强
    摘要:
    采用树脂交换法制备超高纯氧化镧,树脂吸附及分离过程是技术难点之一。以稀土分离厂生产的普通级氯化镧(La2O3/ΣREO≈99%~99.999%)为原料,利用树脂交换法进行提纯研究,重点研究料液浓度、纯度,以及淋洗液在树脂柱中流速、pH、浓度、反应温度、压力等条件对提纯工作的影响因素,且获得较好的料液提纯指标:树脂的吸附率达到88.60%、分离效率为96.56%;提纯的料液再经沉淀、煅烧后,可获得目标高纯产品氧化镧,纯度达99.99995%。该技术方法具有工艺设备简单、成本低、投资省等优势,不仅为规模化生产提供科学支撑,也为其它稀土元素的提纯工作提供了参考。
  • 潘再富,黄卫强,张慧峰,朱子俊,朱敬芳,杨冬霞,赵云昆,顾永万
    摘要:
    高标准排放法规要求汽车尾气净化催化剂在冷启动阶段对碳氢化合物(HC)进行吸附存储,在正常工作温度下脱附并催化净化。汽油车尾气中的HC主要成分为甲苯,因此选用了NaY、USY和ZSM-5分子筛,制备了CeO2改性的不同分子筛材料;利用比表面分析仪(BET)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、热重分析仪(TG)、化学吸附仪和X射线衍射分析仪(XRD),表征分析了不同分子筛以及CeO2改性后结构与酸碱性的变化对甲苯的吸附与脱附性能。结果表明,未改性前,USY分子筛对甲苯的吸附性能最佳,甲苯的饱和吸附量达到245.9 mg/g,甲苯的脱附温度范围为290~360 ℃;CeO2改性后分子筛的吸附量均有明显的提升,其中CeO2/USY材料对甲苯的吸附量最佳,达到270 mg/g,比未改性的USY提升了约10%。
  • 环境工程
  • 高崇,王为振,常耀超,黄海辉,李拓夫
    摘要:
    针对V2O5含量16.3%、Mo含量2.02%的HDS渣开展综合回收利用钒、钼的研究。结果表明,优选试验条件为:350 ℃脱油1 h,HDS渣粒度-212 μm百分含量≥96%,750 ℃脱碳脱硫2 h,碳酸钠添加量与钒钼含量的摩尔比为1.2,800 ℃焙烧2 h,浸出液固比2︰1,浸出温度40 ℃,浸出时间30 min。钒浸出率为94.76%,钼浸出率为96.93%。可为含钒废催化剂的综合回收利用提供参考。
  • 邓超群,王海北,刘三平,周起帆,李强
    摘要:
    以废三元锂离子电池正负极片为原料,采用碳热还原焙烧—水浸联合法,通过热力学、TG-DSC分析,结合XRD、SEM-EDS等表征手段,为正极活性材料与铜铝箔之间热解分离、有价金属(Ni、Co、Mn)的还原及Li的优先提取进行相关理论研究分析,并简单分析了P和F的走向。结果表明,正极活性材料有价金属碳热还原理论上是可行的,且经XRD、SEM-EDS表征,焙烧后有价金属Ni、Co、Mn主要以金属或金属氧化物形式存在,Li则以Li2CO3形式存在,且Ni、Co、Mn含量分布不均匀。在碳含量27.33%、焙烧温度650 ℃和焙烧时间2.5 h的最佳条件下,Li的浸出率达到83.17%,但该条件下,正极活性材料与铜铝箔分离效果不是很好,给后续酸浸净化回收Ni、Co、Mn带来一定的麻烦;P和F的走向为原料 焙烧料 水浸渣。
  • 廖长君,黎秋君,曹斐姝,卢友志,秦豪
    摘要:
    为探究镉砷锌铜复合污染土壤的原位共钝化工艺,以广西南丹县农田土样为研究对象,实施了生物炭、铁粉等几种材料的复合型钝化剂的共钝化试验。结果表明,不同复配钝化剂的钝化效果不尽相同。CaO与FeSO4的复合物在钝化20 d时,3%和6%两种配比均能实现4种金属共钝化。1#生物炭与铁粉混合物的共钝化效果最好,在6%配比钝化10 d时,4种金属有效态含量与空白对照组相比分别下降50.22%、49.95%、41.40%和29.18%,对应的残渣态分别增加6%、13%、14%和1.8%。各组复配钝化剂的加入使土壤的有机质增加。
  • 胡深,张勤,刘子龙,杨洪英,佟琳琳
    摘要:
    针对处理某矿山酸性废水后得到的有价元素种类多、含量低的难处理中和渣进行XRF、XRD、激光粒度检测、SEM-EDS等技术分析,并对中和渣进行了硫酸浸出性研究,对浸出渣进行了浸出毒性探究。分析结果表明,中和渣所含主要元素为Ca(40.67%)、Fe(5.79%)、Cu(2.43%)、Zn(0.13%)、Ni(0.056%)、As(0.009%);渣中主要为金属氧化物、氢氧化物、硫酸盐、硅酸盐和砷酸盐等物质混合物,主要物相为CaSO4、Ca6Fe2(SO4)2、CaO、CuAlO2、Fe2O3、Fe(OH)3、FeAsO4、CuO、Cu(OH)2、ZnO;中和渣粒径5.00~75.00 μm。浸出试验表明,在硫酸体积浓度10%、液固比6︰1、浸出温度25 ℃、浸出时间180 min的条件下,Cu、Fe、As、Zn、Ni浸出率分别达到99.42%、96.71%、88.89%、99.23%、98.21%。浸出毒性试验结果表明,浸出渣Ni、Cu、As含量达标,可无毒排放。
  • 章艳红,唐玉红,陈俊华,孙凯璇,武晋玄,刘斌
    摘要:
    以萍水河何雁桥至向阳湖段为研究对象,在21个采样点采集地表水样品,首先分析水体中10种重金属的空间污染特征,然后运用多元统计法对重金属间的相关性进行分析,最后采用USEPA推荐的健康风险评价模型评价重金属经饮水途径对成人和儿童产生的健康风险。结果表明,V、Fe、Mn的最大值均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准,最大超标2.3倍,重金属浓度均值大小依次为:Fe>Mn>V>Zn>Mo>As>Cu>Cd>Pb>Cr;从空间分布特征看,重金属多集中在研究区上游和下游,受人类工农业活动影响明显。Cu与Fe、Cu与Cr、Fe与Mn、As与V间呈现显著相关,相关系数分别为0.704、0.677、0.671和0.440,具有相同的来源或转换过程;Mo与Cu、Mo与Cr呈负显著相关,相关系数分别为-0.51、-0.44,表明来源不同或者两者间相互抑制。成人与儿童的健康总风险均大于最大可接受风险水平1.0×10-6,污染物致癌风险值比非致癌风险高3~4个数量级,总健康风险主要由Cr、As、Cd产生,儿童健康风险比成人健康风险高。模型参数的合理取值和本土化是精确量化地表水中重金属对人体健康影响的关键要素,特别对儿童进行健康风险评价应分年龄段计算。
    重有色金属
  • 肖永力,汪华林,苏福永
    摘要:
    针对一种自结炉衬电熔炉开展数学模拟研究,通过改变外部水冷壁面的温度研究了炉内温度场及自结炉衬厚度的变化规律。模拟结果显示,随着水冷壁面温度升高,炉内物料熔化增多,自结炉衬厚度和高度均减小,水冷壁温度每增加10 ℃,最大自结炉衬厚度减小1.2 mm,最小自结炉衬厚度减小0.9 mm,熔池高度增加0.4 mm,自结炉衬高度减小0.2 mm。
  • 刘玉玲,黄魁,潘媚媚,董海丽,刘坤捷
    摘要:
    废铅膏的成分复杂,其中PbO2比较稳定,难以回收利用。采用硫酸、草酸溶液同步浸出废铅膏,分别探究硫酸浓度、草酸添加量和反应时间对废铅膏硫酸化的影响。结果表明,5 g废铅膏在25 mL质量分数为85%的硫酸、草酸添加量1.5 g,反应时间2.0 h的条件下充分反应,得到的酸浸铅膏PbO2含量为1.39%,PbSO4含量达95.76%。同步还原硫酸化过程将废铅膏绝大部分转化为PbSO4,缩短了废铅膏回收的工艺流程,降低了能耗,后续可更简单且高效地进行脱硫工艺。得到的酸浸铅膏可以通过进一步脱硫后低温焙烧回收氧化铅产品。
  • 袁精华
    摘要:
    针对目前铜火法冶金在两个独立的装置中完成存在的不利情况,提出了侧吹顶吹一体化连续炼铜炉,并对其炉体结构形式、技术参数、生产操作、炉体监控等方面进行了阐述。通过优化设计和生产控制,侧吹顶吹一体化连续炼铜炉建成投产后应能达到节省投资、减少操作、降低运行成本、节能和环保的预期效果,能充分发挥侧吹炉熔炼工艺的优势。
  • 轻有色金属
  • 武国宝
    摘要:
    用不同K+浓度的铝酸钠溶液进行了含钾铝土矿的拜耳法溶出试验和溶液脱硅试验。结果表明,在30.19~301.94 g/L内,溶液中K+浓度的变化对氧化铝溶出率和溶出赤泥N/S的影响较小;随着溶液中K+浓度的升高,铝土矿中K2O的表观溶出率显著降低,但无法完全阻止K元素在溶出过程中进入溶液。在溶液中K+浓度≤155.28 g/L条件下,K+取代Na+进入钠硅渣晶格的难度大,工厂溶液中K+的平衡浓度预计会远高于当前的水平。应用含钾铝土矿生产的企业必须采取除钾工艺措施才能有效控制生产系统中钾含量的升高。
  • 刘永轶,李其贵,尹中林
    摘要:
    遵义某氧化铝厂使用高硫、高碳铝土矿,采用拜耳法生产氧化铝,系统中铝酸钠溶液成分复杂,物料黑而黏稠,对生产过程影响明显,造成氧化铝产品铁含量升高、粒度周期性爆发细化、设备腐蚀、循环效率大幅下降、能耗明显升高等一系列问题。在铝土矿含硫量不超过0.3%的情况下,在高温溶出过程中添加一定量的硝酸钠氧化低价硫,可保证氧化铝产品铁含量满足一级品要求,生产能稳定运行,并在一定程度上减缓对设备的腐蚀。工业试验结果表明,针对进入流程中的低价硫和有机物,氧气湿法深度氧化脱硫脱碳技术不仅可以氧化系统中的低价硫,同时可实现对有机物的部分氧化,效果和成本比添加硝酸钠更好。
  • 张俊山,储智尧,毛锡嵩,夏雪雯,兰苑培
    摘要:
    拜耳法铝酸钠溶液中的有机物将影响氧化铝产品质量、生产顺行,而如何经济、高效地对拜耳法铝酸钠溶液中有机物进行脱除至今仍是亟待解决的行业难题。综述了拜耳法铝酸钠中有机物的来源、积累、危害及其脱除的研究进展,重点分析了工艺简单、清洁环保的化学氧化技术用于拜耳法铝酸钠溶液中有机物的脱除研究现状,并对光—化学催化氧化技术在铝酸钠溶液中有机物的脱除进行了展望。
  • 李文英,路贵民
    摘要:
    利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进行无量纲化研究,得到了方程:CI=30000×(ACD/40)^(-0.24519)×(Ar/150)^0.79291×(Ct/225)^0.09835×(Ch/700)^0.37953,对于电解槽的放大设计,可以根据上述方程,不对电解槽进行复杂的建模计算,进而节省资源,提高效率。
  • 稀贵金属
  • 邓卓,李齐,陈俊南,谢锋,畅永锋,王伟
    摘要:
    探索了超声波作用对铜氨硫代硫酸钠浸金体系稳定性的影响。考察了不同浸出时间、温度、超声波功率、pH和氨水浓度条件下,浸金体系内硫代硫酸根离子浓度以及Cu(NH3)42+络合离子浓度变化规律。结果表明,超声波作用使硫代硫酸盐浸金体系稳定性有所降低,一定条件下可显著促进硫代硫酸根离子和Cu(NH3)42+络合离子浓度的降低。金矿石浸出试验表明,当Na2S2O3浓度为0.1 mol/L、CuSO4浓度为0.03 mol/L、NH3?H2O浓度为0.45 mol/L时,超声波作用能够显著提高浸金率,在较低浸出温度下引入超声波辅助浸出就能达到常规较高温度下的浸出效果。本研究为降低硫代硫酸盐浸金反应的温度开辟了新的路径。
  • 李衍林,邓志敢,朱应旭,戴兴征,陆占清,张梅,邓海波,陈春林
    摘要:
    采用富氧常压浸出—中和工艺处理含锗氧化锌烟尘,通过酸度控制和富氧浸出提高烟尘中锗的浸出率,同步控制溶液中铁价态与浓度。通过小型试验、扩大试验、工业化试验,烟尘在酸浸温度90 ℃、液固比7︰1、控制pH=0.3~0.5的条件下常压通氧酸浸4 h;再控制矿浆pH=3.0~3.5、温度90 ℃、反应时间1.5 h进行酸浸液的中和,锌浸出率达到90%以上,锗浸出率达到80%以上,同时可将溶液中Fe3+浓度控制在0.02 g/L以内,有利于后续溶液中锗的高效分离回收。
  • 王燕萍,王瑞雪,张承龙,马恩,王景伟
    摘要:
    废弃液晶面板(LCD)中铟的回收是缓解铟资源供求矛盾、消除废弃LCD环境污染的重要途径。以废弃LCD中有机材料的热解产物为还原剂,在高温、高真空条件下回收废弃LCD玻璃基板中的铟。利用氮气热解处理废弃LCD中的有机组分,并利用响应曲面法进行参数优化,优化条件下(温度350 ℃、升温速率2 ℃/min、N2流速0.36 L/min)热解炭产率可达28.68%;将热解炭作为还原剂回收玻璃基板中的铟,较优条件(温度935 ℃,压力1 Pa,碳添加量40%,反应时间0.5 h)下铟转化率可达99.63%。将“废渣”转化为“反应原料(还原剂)”,同时将“有机物去除”和“铟提取”两个过程有机结合,在去除有机污染物的同时也完成了金属铟的资源回收,可为绿色、高效的回收废弃LCD提供理论基础和实践经验。
  • 材料与设备
  • 李洪涛,盛路阳,王永利,展俊岭,张钰
    摘要:
    以六亚甲基亚胺为模板剂,采用动态水热合成法制备了柱状晶紧密堆砌形貌的丝光沸石。采用等体积浸渍法制备了Cr2O3、MgO以及ZnO改性丝光沸石,并对其催化1-甲萘与均三甲苯的异构化-烷基转移耦合反应性能进行对比研究。采用XRD、N2吸附-脱附、SEM和NH3-TPD等手段对样品的结构和酸性质进行表征。结果表明,与颗粒形丝光沸石相比,丝光沸石柱状晶具有更大的比表面积、孔容和介孔孔容,酸强度相近而酸密度下降。在1-甲萘与均三甲苯的异构化-烷基转移耦合反应中,明显提高了1-甲萘及均三甲苯的转化率和产物中二甲基萘的收率。负载金属氧化物后,丝光沸石的比表面积和中强酸酸量下降,产物中2-MN选择性提高,而三甲基萘等大分子副产物选择性降低。可通过金属氧化物改性调变异构化-烷基转移耦合反应中产物的选择性。
  • 赵燕春,王 博,寇生中
    摘要:
    采用水冷铜坩埚磁悬浮熔炼—铜模负压吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-xCr-0.2C(质量百分数)非晶复合材料,通过XRD表征试样的微观组织,采用单边缺口试样测量了整个试样体系的缺口韧性,由SEM分析了试样断后的形貌。结果表明:合金体系在形变过程中诱导产生马氏体相变,由TRIP效应对基体韧塑化。Fe-15Mn-5Si-15Cr-0.2C试样的断裂韧性和断裂能分别达到(108.466±5) MPa?m1/2和600.25 kJ/m2,且断口呈现大量等轴韧窝和脉络纹花样区,适当增加Cr元素含量有利于提高试样的韧性。
  • 韦世强
    摘要:
    采用树脂交换法制备超高纯氧化镧,树脂吸附及分离过程是技术难点之一。以稀土分离厂生产的普通级氯化镧(La2O3/ΣREO≈99%~99.999%)为原料,利用树脂交换法进行提纯研究,重点研究料液浓度、纯度,以及淋洗液在树脂柱中流速、pH、浓度、反应温度、压力等条件对提纯工作的影响因素,且获得较好的料液提纯指标:树脂的吸附率达到88.60%、分离效率为96.56%;提纯的料液再经沉淀、煅烧后,可获得目标高纯产品氧化镧,纯度达99.99995%。该技术方法具有工艺设备简单、成本低、投资省等优势,不仅为规模化生产提供科学支撑,也为其它稀土元素的提纯工作提供了参考。
  • 潘再富,黄卫强,张慧峰,朱子俊,朱敬芳,杨冬霞,赵云昆,顾永万
    摘要:
    高标准排放法规要求汽车尾气净化催化剂在冷启动阶段对碳氢化合物(HC)进行吸附存储,在正常工作温度下脱附并催化净化。汽油车尾气中的HC主要成分为甲苯,因此选用了NaY、USY和ZSM-5分子筛,制备了CeO2改性的不同分子筛材料;利用比表面分析仪(BET)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、热重分析仪(TG)、化学吸附仪和X射线衍射分析仪(XRD),表征分析了不同分子筛以及CeO2改性后结构与酸碱性的变化对甲苯的吸附与脱附性能。结果表明,未改性前,USY分子筛对甲苯的吸附性能最佳,甲苯的饱和吸附量达到245.9 mg/g,甲苯的脱附温度范围为290~360 ℃;CeO2改性后分子筛的吸附量均有明显的提升,其中CeO2/USY材料对甲苯的吸附量最佳,达到270 mg/g,比未改性的USY提升了约10%。
  • 环境工程
  • 高崇,王为振,常耀超,黄海辉,李拓夫
    摘要:
    针对V2O5含量16.3%、Mo含量2.02%的HDS渣开展综合回收利用钒、钼的研究。结果表明,优选试验条件为:350 ℃脱油1 h,HDS渣粒度-212 μm百分含量≥96%,750 ℃脱碳脱硫2 h,碳酸钠添加量与钒钼含量的摩尔比为1.2,800 ℃焙烧2 h,浸出液固比2︰1,浸出温度40 ℃,浸出时间30 min。钒浸出率为94.76%,钼浸出率为96.93%。可为含钒废催化剂的综合回收利用提供参考。
  • 邓超群,王海北,刘三平,周起帆,李强
    摘要:
    以废三元锂离子电池正负极片为原料,采用碳热还原焙烧—水浸联合法,通过热力学、TG-DSC分析,结合XRD、SEM-EDS等表征手段,为正极活性材料与铜铝箔之间热解分离、有价金属(Ni、Co、Mn)的还原及Li的优先提取进行相关理论研究分析,并简单分析了P和F的走向。结果表明,正极活性材料有价金属碳热还原理论上是可行的,且经XRD、SEM-EDS表征,焙烧后有价金属Ni、Co、Mn主要以金属或金属氧化物形式存在,Li则以Li2CO3形式存在,且Ni、Co、Mn含量分布不均匀。在碳含量27.33%、焙烧温度650 ℃和焙烧时间2.5 h的最佳条件下,Li的浸出率达到83.17%,但该条件下,正极活性材料与铜铝箔分离效果不是很好,给后续酸浸净化回收Ni、Co、Mn带来一定的麻烦;P和F的走向为原料 焙烧料 水浸渣。
  • 廖长君,黎秋君,曹斐姝,卢友志,秦豪
    摘要:
    为探究镉砷锌铜复合污染土壤的原位共钝化工艺,以广西南丹县农田土样为研究对象,实施了生物炭、铁粉等几种材料的复合型钝化剂的共钝化试验。结果表明,不同复配钝化剂的钝化效果不尽相同。CaO与FeSO4的复合物在钝化20 d时,3%和6%两种配比均能实现4种金属共钝化。1#生物炭与铁粉混合物的共钝化效果最好,在6%配比钝化10 d时,4种金属有效态含量与空白对照组相比分别下降50.22%、49.95%、41.40%和29.18%,对应的残渣态分别增加6%、13%、14%和1.8%。各组复配钝化剂的加入使土壤的有机质增加。
  • 胡深,张勤,刘子龙,杨洪英,佟琳琳
    摘要:
    针对处理某矿山酸性废水后得到的有价元素种类多、含量低的难处理中和渣进行XRF、XRD、激光粒度检测、SEM-EDS等技术分析,并对中和渣进行了硫酸浸出性研究,对浸出渣进行了浸出毒性探究。分析结果表明,中和渣所含主要元素为Ca(40.67%)、Fe(5.79%)、Cu(2.43%)、Zn(0.13%)、Ni(0.056%)、As(0.009%);渣中主要为金属氧化物、氢氧化物、硫酸盐、硅酸盐和砷酸盐等物质混合物,主要物相为CaSO4、Ca6Fe2(SO4)2、CaO、CuAlO2、Fe2O3、Fe(OH)3、FeAsO4、CuO、Cu(OH)2、ZnO;中和渣粒径5.00~75.00 μm。浸出试验表明,在硫酸体积浓度10%、液固比6︰1、浸出温度25 ℃、浸出时间180 min的条件下,Cu、Fe、As、Zn、Ni浸出率分别达到99.42%、96.71%、88.89%、99.23%、98.21%。浸出毒性试验结果表明,浸出渣Ni、Cu、As含量达标,可无毒排放。
  • 章艳红,唐玉红,陈俊华,孙凯璇,武晋玄,刘斌
    摘要:
    以萍水河何雁桥至向阳湖段为研究对象,在21个采样点采集地表水样品,首先分析水体中10种重金属的空间污染特征,然后运用多元统计法对重金属间的相关性进行分析,最后采用USEPA推荐的健康风险评价模型评价重金属经饮水途径对成人和儿童产生的健康风险。结果表明,V、Fe、Mn的最大值均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准,最大超标2.3倍,重金属浓度均值大小依次为:Fe>Mn>V>Zn>Mo>As>Cu>Cd>Pb>Cr;从空间分布特征看,重金属多集中在研究区上游和下游,受人类工农业活动影响明显。Cu与Fe、Cu与Cr、Fe与Mn、As与V间呈现显著相关,相关系数分别为0.704、0.677、0.671和0.440,具有相同的来源或转换过程;Mo与Cu、Mo与Cr呈负显著相关,相关系数分别为-0.51、-0.44,表明来源不同或者两者间相互抑制。成人与儿童的健康总风险均大于最大可接受风险水平1.0×10-6,污染物致癌风险值比非致癌风险高3~4个数量级,总健康风险主要由Cr、As、Cd产生,儿童健康风险比成人健康风险高。模型参数的合理取值和本土化是精确量化地表水中重金属对人体健康影响的关键要素,特别对儿童进行健康风险评价应分年龄段计算。

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