2022年第12期目录
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    重有色金属
  • 刘志红,袁杰辉
    摘要:
    识别碳减排关键部门和领域,为“双碳”目标实施提供经验借鉴,从能源供给侧视角,基于电热分摊原则,对2005—2019年中国能源消费直接碳排放和责任碳排放进行测算,并比较两者动态变化趋势和差异性。结果表明:首先,中国能源消费量具有一定的刚性,能源结构优化效果明显,碳排放量处于高位平台期,碳达峰可期,碳中和任重道远。其次,各行业直接碳排放与责任碳排放存在较大的差异性,碳减排的重点部门已经发生变化。提出了妥善处理碳达峰、碳中和的关系、提倡低碳生产生活模式、从能源供给侧和需求侧促进能源结构优化、明确各行业能源碳排放核算口径等启示和建议。
  • 王雯,史菲菲,但智钢,姚扬
    摘要:
    电解锰生产是我国工业企业中重要的温室气体排放源之一,而缺乏系统规范的核算方法制约了国家和行业对电解锰生产企业温室气体排放的研判和认识。根据电解锰生产特点,提出电解锰生产企业温室气体排放核算边界、排放源和计算方法,形成完整的核算方法。源解析表明,案例企业生产1 t电解锰产品排放5.36 t CO2,矿石中碳酸盐分解和电力消费是主要排放源,分别占22%和74%;制液和电解过程是温室气体排放的主要生产工序,分别占30%和67%。降低电解过程的电力消耗、提高碳酸锰矿石品位是电解锰行业减少温室气体排放的优化路径。本研究可为电解锰行业开展温室气体排放核算和减排研究提供重要参考。
  • 季尚军,常宏涛
    摘要:
    研究了采用萃取剂N1923从SX-EW电解液中萃取铁。在萃取过程中添加改质剂异辛醇能够有效改善萃取过程的分相性能。在萃取剂浓度为10%、萃取相比2/1时萃取性能较好,能够从含铁3 g/L的电积液中单级萃铁率达到60%,在萃取铁的过程中几乎不萃取其它元素,电积液的酸度对萃取影响较小。萃取铁后的负载有机相用2 mol/L氢氧化钠在相比为2/1时反萃效果较好,并且有机相的循环性较好。另外,萃取剂经由夹带进入SX系统对萃取铜几乎没有影响。
  • 邓迪,邓春健,刘婷婷,薛丁乾,邬嘉仪
    摘要:
    采用EDTA和EDTA+柠檬酸(CA)两种浸出剂浸出电镀污泥中金属铜,重点研究了EDTA浓度、EDTA+CA中CA的比例、温度对金属铜浸出的影响,并分析了浸出动力学。结果表明,EDTA剂在70 mmol/L、温度55 ℃、浸出时间3 h的条件下对铜的浸出率达到了80.61%,而70 mmol/L EDTA+10 mmol/L CA、温度55 ℃、浸出时间3 h的条件下对铜的浸出率为90.32%。浸出过程可用Avrami方程加以描述,EDTA和EDTA+CA浸出反应表观活化能分别为43.00、45.74 kJ/mol,浸出均属于混合控制且以表面化学控制为主导。
  • 叶昌美,李武斌,黄健,张谊,胡志同,吴占新
    摘要:
    以1-丁基-3-甲基咪唑为添加剂,在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中电沉积金属锰,考察了电流密度、1-丁基-3-甲基咪唑浓度、硫酸铵用量、Mn2+浓度及槽电压对阴极锰沉积量和电流效率的影响,并采用XRD、SEM对沉积锰进行表征。结果表明,MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系电解锰,在温度40 ℃、Mn2+浓度35 g/L、硫酸铵浓度90 g/L、pH=7.5、电流密度364.58 A/m2、1-丁基-3-甲基咪唑用量0.12 g/L条件下,电流效率为79.60%,电流效率比SO2和SeO2的高,电沉积的锰为α-Mn。
  • 高立刚,徐靖宸,李中林,肖超,李义兵
    摘要:
    针对分步萃取法萃取钴工艺流程繁杂、萃取级数较多的问题,采用P204+P507为复配萃取剂从工业硫酸钴浸出液中一次分离出Zn2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+等。探究了平衡pH、复配萃取剂配比、萃取相比O/A、有机相皂化率等对元素萃取率的影响。结果表明:以28%P204+7%P507为复配萃取剂,65%溶剂油为稀释剂,在有机相皂化率为50%、萃取平衡pH=3.57、相比O/A=2的条件下,Zn2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+的单级萃取率分别达到99.97%、94.65%、88.42%、87.18%,Co2+萃取率仅有17.42%。后续使用1.5 mol/L硫酸在反萃相比O/A=20、两次洗涤条件下可以将99%的钴洗涤下来。
  • 廖元杭
    摘要:
    考察铜电解含砷废物加压酸性氧化浸出铜、砷的可能性,对浸出过程进行动力学分析,考察温度、压力、酸度等工艺参数对浸出效率的影响,确定生产的最佳工艺条件。铜、砷浸出过程遵守界面化学反应控制的收缩核模型,反应的表观活化能分别为80.23和73.29 kJ/mol。铜电解含砷废物加压氧化浸出最优工艺条件为:L/S=6~10、初始硫酸浓度80~120 g/L、氧分压0.3~0.4 MPa、温度120~130 ℃、氧化时间1~1.5 h,铜、砷浸出率均大于98%。
  • 轻有色金属
  • 邹维,刘俊场,付维琴,牟兴兵,王坤,杨睿潇
    摘要:
    以废旧阴极碱性浸出液为原料,采用二氧化碳气体碳分制备冰晶石。结果表明:在二氧化碳流量0.7 L/min、室温、反应时间2.0 h、终点pH 9~10的条件下,碳分产物中冰晶石含量可达到60%,杂质为硅酸铝、结晶水和氢氧化铝。采用氢氟酸除杂,在氢氟酸用量1.75倍理论用量、反应时间2.0 h、反应温度60 ℃、液固比3的条件下除杂,冰晶石品位可提升至99.50%以上,满足铝电解质量要求,实现了从废旧阴极碱性浸出液中回收利用冰晶石。
  • 杨再明,吴鸿飞,潘晓林,于海燕
    摘要:
    利用XRD和SEM-EDS等检测手段系统分析了铝酸钠溶液常压脱硅过程中脱硅产物的生成量、物相组成和微观形貌,研究CaO在脱硅过程中的反应行为。研究结果表明,随着钙硅比和脱硅时间的增加,脱硅产物的生成量逐渐增加,脱硅产物主要包括六水合铝酸钙、水化石榴石、沸石和A型沸石四种物相;钙硅比和脱硅时间的增加,有利于脱硅产物六水铝酸三钙向水化石榴石转化,同时脱硅产物的晶格常数和晶胞体积不断增加;不同类型脱硅产物微观形貌差异较大,脱硅产物物相析出次序依次为六水铝酸三钙、水化石榴石、A型沸石、沸石。
  • 稀贵金属
  • 杨岚芝,周义朋,徐玲玲,黎广荣,史维浚,李勇,阳晓宇,木拉德江·吐尔洪江
    摘要:
    铀的存在形式是决定铀的水迁移能力的重要条件。基于不同CO2和O2压力条件下的浸铀试验和地球化学模式软件PHREEQC计算,研究各浸铀体系中铀的Eh-pH优势场图特征及其影响因素。在CO2+O2浸铀体系中,碳酸铀酰络合物是铀在水中的主要存在形式,水的pH影响碳酸铀酰络合物优势域临界pH,HCO3-浓度则是铀的氧化还原临界电位变化的主控条件,而CO2是这些影响产生的根本因素。
  • 马成翠,魏学斌,陈功新,岑丽,孔德悬,陈诗峰
    摘要:
    为探究某高碳酸盐砂岩型铀矿的浸出工艺参数,在室内进行了不同碱性试剂、不同氧化剂条件下的静态浸出试验,运用PHREEQCI软件计算了碳酸盐矿物的饱和指数及浸出液中铀的存在形式,并进行了浸出动力学分析。结果表明,铀浸出率与溶浸液中HCO3-浓度呈正相关,并且NH4HCO3的浸出效果要优于NaHCO3;H2O2氧化效果明显强于KMnO4和K3Fe(CN)6,铀浸出率随H2O2质量浓度的增加而增长,综合考虑效益、成本等因素,最佳浸出条件为800 mg/L NH4HCO3 + 2 g/L H2O2,最终铀浸出率为21.04%;整个浸出过程方解石和白云石均处于超饱和状态,应控制体系pH以避免碳酸盐发生饱和沉淀;浸出过程中铀的溶解反应主要受表面化学反应控制,扩散影响相对较小。
  • 孔德悬,魏学斌,陈功新,刘金辉,周仲魁,高炳伦,马成翠
    摘要:
    随着高品位铀矿的枯竭,从低品位铀矿石中回收伴生元素以降低生产成本成为趋势。在溶浸采铀过程中,为了提高铀及其伴生元素钪的浸出率,以某砂岩型铀矿碱性柱浸后的渣样为研究对象,通过室内静态试验,探究不同硫酸浓度、液固比、温度对铀和钪浸出率的影响,并根据未反应收缩核模型建立浸出动力学模型。结果表明:硫酸浓度为30 g/L、液固比2 mL/g、浸出时间192 h条件下,铀和钪的浸出率随着温度的升高而增加;温度低于30 ℃时,浸出过程受化学反应控制,浸出速率增加较快,但浸出率低;温度高于30 ℃后,浸出过程受混合控制,且铀的浸出速率要高于钪,铀和钪受混合控制的浸出过程的活化能分别为41.28、15.887 kJ/mol。
  • 材料与设备
  • 童震松,赵志龙
    摘要:
    利用超声浸渍法分别制备了MnOx/TiO2和CeOx-MnOx/TiO2低温选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,并对其进行了SEM、EDS、BET及XPS等表征,在此基础上,研究了催化剂的低温SCR脱硝性能,重点考察了Mn负载量及Ce/Mn摩尔比对催化剂性能的影响,结果表明:当Mn负载量为15%时,催化剂具有较高的催化活性;Ce的掺杂有利于催化剂催化活性的提升,当Ce/Mn=0.8时,其催化活性最高,在180℃时达到了97.86%。另外,Ce的掺杂有利于提升催化剂的抗硫抗水特性,但仍有待进一步提升。
  • 马海燕,王浩亮,程越伟,陈学清,杨丽,程景才
    摘要:
    采用标准k-ε湍流模型、Eluer-Eluer双流体模型,结合滑移网格法,对氟钽酸钾钠还原搅拌釜中搅拌流场进行数值模拟,研究不同转速、搅拌桨叶类型对液钠-熔盐分散特性、流场的影响。结果表明,在两种桨叶模型下,液钠仅局部分布在混合熔盐表面;平直叶桨、折叶桨搅拌均在搅拌釜内形成四个循环流区域,且在搅拌轴附近区域存在搅拌死区;液钠在液面的分散面积均随着转速的增加而减小,沿搅拌轴进入熔盐的深度随转速的增加而增大;在折叶桨模型下,随着搅拌转速的增加,近液面处流场速度增大,速度沿X轴方向呈对称分布。
  • 柴彤宁,黄晓峰,孙子昂,李煜,赵伟,国宏伟
    摘要:
    以铬铁渣与萤石尾矿为主要原料,硼砂为调制剂,采用烧结法制备了铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃。利用热力学分析、拉曼光谱、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等手段研究硼砂含量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响。结果表明:硼砂的加入可以有效降低铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的软熔温度,促进微晶玻璃烧结。随着硼砂添加量的增加,铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的主要硅氧网络结构Q2与Q3的总含量基本不变,其内部辉石相的含量同样无明显变化。当硼砂添加量为10%,烧结温度为1 100 ℃时,所得微晶玻璃样品性能较好,维氏硬度、密度和吸水率分别为565.8HV、2.61 g/cm3和0.211%。
  • 环境工程
  • 李冠超,孙功明,钟丽艳,李小燕,毕明亮
    摘要:
    利用一锅法制备了高岭土负载钛酸钙复合材料,研究了其对放射性废水中的U(Ⅵ)的吸附性能和机理。探讨了反应温度、U(Ⅵ)初始浓度、接触时间、固液比等对其吸附废水中U(Ⅵ)的影响,并进行了吸附动力学、热力学和等温吸附分析。结果表明,高岭土负载钛酸钙复合材料对废水中U(Ⅵ)有较好的吸附效果。当溶液pH=3.5、固液比0.4 g/L、反应时间60 min、反应温度25 ℃时,U(Ⅵ)的去除率达到最大值94.7%,最大吸附量为197.6 mg/g。高岭土负载钛酸钙吸附U(Ⅵ)的过程是一个自发且不可逆的吸热反应过程,符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,表明其对U(Ⅵ)的吸附是物理吸附和化学吸附并存,以非均匀吸附为主的过程。
  • 赖兰萍,杨丹红,陈世洪,周丽娜
    摘要:
    以钨渣为二次资源,研究开发合理的回收工艺,将其中的钨、钽、铌、铁、锰加以回收利用,生产出市场需求的氧化铁和碳酸锰,钨、钽、铌得到富集后重新返回其冶炼过程加以利用。在选定的工艺条件下,从钨渣中回收的钨富集物含WO3 61.41%,钨回收率71.36%;钽铌富集物含(Ta2O5+Nb2O5) 7.94%,钽铌回收率70.69%;氧化铁含Fe2O3 90.49%,铁回收率84.75%;碳酸锰含Mn 43.68%,锰回收率83.25%。该工艺实现了资源综合利用的目的。
  • 陈仁祥,张博,宋勇,马文洁,高柏
    摘要:
    以赣州稀土矿区周边地表水为研究对象,分析水体中污染物的分布特征,通过修正的内梅罗指数法和健康风险评价模型对地表水体进行水质评价和健康风险评估。结果表明:1)稀土矿区周边水体污染物平均浓度的大小顺序为硫酸盐>硝酸盐>铅>镉>铬,最大超标率达52.63%,最大超标倍数12.2倍,主要集中在龙南、寻乌稀土矿开采区,污染物浓度随迁移距离的增加而减小,河流上游地区污染物浓度大于下游地区。2)污染物铅与镉、硫酸盐相关系数分别为0.88、0.95,表明这三种污染物具有相似的污染源及类似的迁移转化过程,铬与铅、镉及硫酸盐之间相关性分别为-0.31、-0.21、-0.29,表明铬与铅、镉及硫酸盐来源不同或相互抑制,硝酸盐与铅、镉及硫酸盐之间相关性分别为0.073、0.22、0.31,说明硝酸盐与其他污染因子具有多源性。3)成人健康风险强度为硝酸盐>铅>硫酸盐>铬>镉,儿童健康风险强度为铅>硝酸盐>硫酸盐>铬>镉,非致癌污染因子所引起的成人和儿童的健康风险值相较于致癌污染因子风险值高出2~5个数量级,主要由铬和镉引起,研究区儿童总健康风险值高于成人。
  • 冶金史
  • 孙淑畅,黄晓娟,杜冠博,魏国锋
    摘要:
    周原地区是周文化的起源地,也是研究我国西周青铜器重点区域。采用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)对贺家遗址的铜马车进行成分分析和铅同位素比值分析,以探讨该铜马车的合金配比及矿料来源。成分测试结果显示周原贺家铜马车合金类型为锡青铜。同位素比值分析结果显示样品的铅同位素比值均属于普通铅的范围。通过与秦岭矿石进行对比,发现其铅同位素比值与陕西境内秦岭地区的数据较为接近,说明秦岭金属资源可能在西周得到开发。本研究为周原地区西周青铜器的矿料来源研究提供了新的科学依据。
    重有色金属
  • 刘志红,袁杰辉
    摘要:
    识别碳减排关键部门和领域,为“双碳”目标实施提供经验借鉴,从能源供给侧视角,基于电热分摊原则,对2005—2019年中国能源消费直接碳排放和责任碳排放进行测算,并比较两者动态变化趋势和差异性。结果表明:首先,中国能源消费量具有一定的刚性,能源结构优化效果明显,碳排放量处于高位平台期,碳达峰可期,碳中和任重道远。其次,各行业直接碳排放与责任碳排放存在较大的差异性,碳减排的重点部门已经发生变化。提出了妥善处理碳达峰、碳中和的关系、提倡低碳生产生活模式、从能源供给侧和需求侧促进能源结构优化、明确各行业能源碳排放核算口径等启示和建议。
  • 王雯,史菲菲,但智钢,姚扬
    摘要:
    电解锰生产是我国工业企业中重要的温室气体排放源之一,而缺乏系统规范的核算方法制约了国家和行业对电解锰生产企业温室气体排放的研判和认识。根据电解锰生产特点,提出电解锰生产企业温室气体排放核算边界、排放源和计算方法,形成完整的核算方法。源解析表明,案例企业生产1 t电解锰产品排放5.36 t CO2,矿石中碳酸盐分解和电力消费是主要排放源,分别占22%和74%;制液和电解过程是温室气体排放的主要生产工序,分别占30%和67%。降低电解过程的电力消耗、提高碳酸锰矿石品位是电解锰行业减少温室气体排放的优化路径。本研究可为电解锰行业开展温室气体排放核算和减排研究提供重要参考。
  • 季尚军,常宏涛
    摘要:
    研究了采用萃取剂N1923从SX-EW电解液中萃取铁。在萃取过程中添加改质剂异辛醇能够有效改善萃取过程的分相性能。在萃取剂浓度为10%、萃取相比2/1时萃取性能较好,能够从含铁3 g/L的电积液中单级萃铁率达到60%,在萃取铁的过程中几乎不萃取其它元素,电积液的酸度对萃取影响较小。萃取铁后的负载有机相用2 mol/L氢氧化钠在相比为2/1时反萃效果较好,并且有机相的循环性较好。另外,萃取剂经由夹带进入SX系统对萃取铜几乎没有影响。
  • 邓迪,邓春健,刘婷婷,薛丁乾,邬嘉仪
    摘要:
    采用EDTA和EDTA+柠檬酸(CA)两种浸出剂浸出电镀污泥中金属铜,重点研究了EDTA浓度、EDTA+CA中CA的比例、温度对金属铜浸出的影响,并分析了浸出动力学。结果表明,EDTA剂在70 mmol/L、温度55 ℃、浸出时间3 h的条件下对铜的浸出率达到了80.61%,而70 mmol/L EDTA+10 mmol/L CA、温度55 ℃、浸出时间3 h的条件下对铜的浸出率为90.32%。浸出过程可用Avrami方程加以描述,EDTA和EDTA+CA浸出反应表观活化能分别为43.00、45.74 kJ/mol,浸出均属于混合控制且以表面化学控制为主导。
  • 叶昌美,李武斌,黄健,张谊,胡志同,吴占新
    摘要:
    以1-丁基-3-甲基咪唑为添加剂,在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中电沉积金属锰,考察了电流密度、1-丁基-3-甲基咪唑浓度、硫酸铵用量、Mn2+浓度及槽电压对阴极锰沉积量和电流效率的影响,并采用XRD、SEM对沉积锰进行表征。结果表明,MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系电解锰,在温度40 ℃、Mn2+浓度35 g/L、硫酸铵浓度90 g/L、pH=7.5、电流密度364.58 A/m2、1-丁基-3-甲基咪唑用量0.12 g/L条件下,电流效率为79.60%,电流效率比SO2和SeO2的高,电沉积的锰为α-Mn。
  • 高立刚,徐靖宸,李中林,肖超,李义兵
    摘要:
    针对分步萃取法萃取钴工艺流程繁杂、萃取级数较多的问题,采用P204+P507为复配萃取剂从工业硫酸钴浸出液中一次分离出Zn2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+等。探究了平衡pH、复配萃取剂配比、萃取相比O/A、有机相皂化率等对元素萃取率的影响。结果表明:以28%P204+7%P507为复配萃取剂,65%溶剂油为稀释剂,在有机相皂化率为50%、萃取平衡pH=3.57、相比O/A=2的条件下,Zn2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+的单级萃取率分别达到99.97%、94.65%、88.42%、87.18%,Co2+萃取率仅有17.42%。后续使用1.5 mol/L硫酸在反萃相比O/A=20、两次洗涤条件下可以将99%的钴洗涤下来。
  • 廖元杭
    摘要:
    考察铜电解含砷废物加压酸性氧化浸出铜、砷的可能性,对浸出过程进行动力学分析,考察温度、压力、酸度等工艺参数对浸出效率的影响,确定生产的最佳工艺条件。铜、砷浸出过程遵守界面化学反应控制的收缩核模型,反应的表观活化能分别为80.23和73.29 kJ/mol。铜电解含砷废物加压氧化浸出最优工艺条件为:L/S=6~10、初始硫酸浓度80~120 g/L、氧分压0.3~0.4 MPa、温度120~130 ℃、氧化时间1~1.5 h,铜、砷浸出率均大于98%。
  • 轻有色金属
  • 邹维,刘俊场,付维琴,牟兴兵,王坤,杨睿潇
    摘要:
    以废旧阴极碱性浸出液为原料,采用二氧化碳气体碳分制备冰晶石。结果表明:在二氧化碳流量0.7 L/min、室温、反应时间2.0 h、终点pH 9~10的条件下,碳分产物中冰晶石含量可达到60%,杂质为硅酸铝、结晶水和氢氧化铝。采用氢氟酸除杂,在氢氟酸用量1.75倍理论用量、反应时间2.0 h、反应温度60 ℃、液固比3的条件下除杂,冰晶石品位可提升至99.50%以上,满足铝电解质量要求,实现了从废旧阴极碱性浸出液中回收利用冰晶石。
  • 杨再明,吴鸿飞,潘晓林,于海燕
    摘要:
    利用XRD和SEM-EDS等检测手段系统分析了铝酸钠溶液常压脱硅过程中脱硅产物的生成量、物相组成和微观形貌,研究CaO在脱硅过程中的反应行为。研究结果表明,随着钙硅比和脱硅时间的增加,脱硅产物的生成量逐渐增加,脱硅产物主要包括六水合铝酸钙、水化石榴石、沸石和A型沸石四种物相;钙硅比和脱硅时间的增加,有利于脱硅产物六水铝酸三钙向水化石榴石转化,同时脱硅产物的晶格常数和晶胞体积不断增加;不同类型脱硅产物微观形貌差异较大,脱硅产物物相析出次序依次为六水铝酸三钙、水化石榴石、A型沸石、沸石。
  • 稀贵金属
  • 杨岚芝,周义朋,徐玲玲,黎广荣,史维浚,李勇,阳晓宇,木拉德江·吐尔洪江
    摘要:
    铀的存在形式是决定铀的水迁移能力的重要条件。基于不同CO2和O2压力条件下的浸铀试验和地球化学模式软件PHREEQC计算,研究各浸铀体系中铀的Eh-pH优势场图特征及其影响因素。在CO2+O2浸铀体系中,碳酸铀酰络合物是铀在水中的主要存在形式,水的pH影响碳酸铀酰络合物优势域临界pH,HCO3-浓度则是铀的氧化还原临界电位变化的主控条件,而CO2是这些影响产生的根本因素。
  • 马成翠,魏学斌,陈功新,岑丽,孔德悬,陈诗峰
    摘要:
    为探究某高碳酸盐砂岩型铀矿的浸出工艺参数,在室内进行了不同碱性试剂、不同氧化剂条件下的静态浸出试验,运用PHREEQCI软件计算了碳酸盐矿物的饱和指数及浸出液中铀的存在形式,并进行了浸出动力学分析。结果表明,铀浸出率与溶浸液中HCO3-浓度呈正相关,并且NH4HCO3的浸出效果要优于NaHCO3;H2O2氧化效果明显强于KMnO4和K3Fe(CN)6,铀浸出率随H2O2质量浓度的增加而增长,综合考虑效益、成本等因素,最佳浸出条件为800 mg/L NH4HCO3 + 2 g/L H2O2,最终铀浸出率为21.04%;整个浸出过程方解石和白云石均处于超饱和状态,应控制体系pH以避免碳酸盐发生饱和沉淀;浸出过程中铀的溶解反应主要受表面化学反应控制,扩散影响相对较小。
  • 孔德悬,魏学斌,陈功新,刘金辉,周仲魁,高炳伦,马成翠
    摘要:
    随着高品位铀矿的枯竭,从低品位铀矿石中回收伴生元素以降低生产成本成为趋势。在溶浸采铀过程中,为了提高铀及其伴生元素钪的浸出率,以某砂岩型铀矿碱性柱浸后的渣样为研究对象,通过室内静态试验,探究不同硫酸浓度、液固比、温度对铀和钪浸出率的影响,并根据未反应收缩核模型建立浸出动力学模型。结果表明:硫酸浓度为30 g/L、液固比2 mL/g、浸出时间192 h条件下,铀和钪的浸出率随着温度的升高而增加;温度低于30 ℃时,浸出过程受化学反应控制,浸出速率增加较快,但浸出率低;温度高于30 ℃后,浸出过程受混合控制,且铀的浸出速率要高于钪,铀和钪受混合控制的浸出过程的活化能分别为41.28、15.887 kJ/mol。
  • 材料与设备
  • 童震松,赵志龙
    摘要:
    利用超声浸渍法分别制备了MnOx/TiO2和CeOx-MnOx/TiO2低温选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,并对其进行了SEM、EDS、BET及XPS等表征,在此基础上,研究了催化剂的低温SCR脱硝性能,重点考察了Mn负载量及Ce/Mn摩尔比对催化剂性能的影响,结果表明:当Mn负载量为15%时,催化剂具有较高的催化活性;Ce的掺杂有利于催化剂催化活性的提升,当Ce/Mn=0.8时,其催化活性最高,在180℃时达到了97.86%。另外,Ce的掺杂有利于提升催化剂的抗硫抗水特性,但仍有待进一步提升。
  • 马海燕,王浩亮,程越伟,陈学清,杨丽,程景才
    摘要:
    采用标准k-ε湍流模型、Eluer-Eluer双流体模型,结合滑移网格法,对氟钽酸钾钠还原搅拌釜中搅拌流场进行数值模拟,研究不同转速、搅拌桨叶类型对液钠-熔盐分散特性、流场的影响。结果表明,在两种桨叶模型下,液钠仅局部分布在混合熔盐表面;平直叶桨、折叶桨搅拌均在搅拌釜内形成四个循环流区域,且在搅拌轴附近区域存在搅拌死区;液钠在液面的分散面积均随着转速的增加而减小,沿搅拌轴进入熔盐的深度随转速的增加而增大;在折叶桨模型下,随着搅拌转速的增加,近液面处流场速度增大,速度沿X轴方向呈对称分布。
  • 柴彤宁,黄晓峰,孙子昂,李煜,赵伟,国宏伟
    摘要:
    以铬铁渣与萤石尾矿为主要原料,硼砂为调制剂,采用烧结法制备了铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃。利用热力学分析、拉曼光谱、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等手段研究硼砂含量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响。结果表明:硼砂的加入可以有效降低铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的软熔温度,促进微晶玻璃烧结。随着硼砂添加量的增加,铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的主要硅氧网络结构Q2与Q3的总含量基本不变,其内部辉石相的含量同样无明显变化。当硼砂添加量为10%,烧结温度为1 100 ℃时,所得微晶玻璃样品性能较好,维氏硬度、密度和吸水率分别为565.8HV、2.61 g/cm3和0.211%。
  • 环境工程
  • 李冠超,孙功明,钟丽艳,李小燕,毕明亮
    摘要:
    利用一锅法制备了高岭土负载钛酸钙复合材料,研究了其对放射性废水中的U(Ⅵ)的吸附性能和机理。探讨了反应温度、U(Ⅵ)初始浓度、接触时间、固液比等对其吸附废水中U(Ⅵ)的影响,并进行了吸附动力学、热力学和等温吸附分析。结果表明,高岭土负载钛酸钙复合材料对废水中U(Ⅵ)有较好的吸附效果。当溶液pH=3.5、固液比0.4 g/L、反应时间60 min、反应温度25 ℃时,U(Ⅵ)的去除率达到最大值94.7%,最大吸附量为197.6 mg/g。高岭土负载钛酸钙吸附U(Ⅵ)的过程是一个自发且不可逆的吸热反应过程,符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,表明其对U(Ⅵ)的吸附是物理吸附和化学吸附并存,以非均匀吸附为主的过程。
  • 赖兰萍,杨丹红,陈世洪,周丽娜
    摘要:
    以钨渣为二次资源,研究开发合理的回收工艺,将其中的钨、钽、铌、铁、锰加以回收利用,生产出市场需求的氧化铁和碳酸锰,钨、钽、铌得到富集后重新返回其冶炼过程加以利用。在选定的工艺条件下,从钨渣中回收的钨富集物含WO3 61.41%,钨回收率71.36%;钽铌富集物含(Ta2O5+Nb2O5) 7.94%,钽铌回收率70.69%;氧化铁含Fe2O3 90.49%,铁回收率84.75%;碳酸锰含Mn 43.68%,锰回收率83.25%。该工艺实现了资源综合利用的目的。
  • 陈仁祥,张博,宋勇,马文洁,高柏
    摘要:
    以赣州稀土矿区周边地表水为研究对象,分析水体中污染物的分布特征,通过修正的内梅罗指数法和健康风险评价模型对地表水体进行水质评价和健康风险评估。结果表明:1)稀土矿区周边水体污染物平均浓度的大小顺序为硫酸盐>硝酸盐>铅>镉>铬,最大超标率达52.63%,最大超标倍数12.2倍,主要集中在龙南、寻乌稀土矿开采区,污染物浓度随迁移距离的增加而减小,河流上游地区污染物浓度大于下游地区。2)污染物铅与镉、硫酸盐相关系数分别为0.88、0.95,表明这三种污染物具有相似的污染源及类似的迁移转化过程,铬与铅、镉及硫酸盐之间相关性分别为-0.31、-0.21、-0.29,表明铬与铅、镉及硫酸盐来源不同或相互抑制,硝酸盐与铅、镉及硫酸盐之间相关性分别为0.073、0.22、0.31,说明硝酸盐与其他污染因子具有多源性。3)成人健康风险强度为硝酸盐>铅>硫酸盐>铬>镉,儿童健康风险强度为铅>硝酸盐>硫酸盐>铬>镉,非致癌污染因子所引起的成人和儿童的健康风险值相较于致癌污染因子风险值高出2~5个数量级,主要由铬和镉引起,研究区儿童总健康风险值高于成人。
  • 冶金史
  • 孙淑畅,黄晓娟,杜冠博,魏国锋
    摘要:
    周原地区是周文化的起源地,也是研究我国西周青铜器重点区域。采用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)对贺家遗址的铜马车进行成分分析和铅同位素比值分析,以探讨该铜马车的合金配比及矿料来源。成分测试结果显示周原贺家铜马车合金类型为锡青铜。同位素比值分析结果显示样品的铅同位素比值均属于普通铅的范围。通过与秦岭矿石进行对比,发现其铅同位素比值与陕西境内秦岭地区的数据较为接近,说明秦岭金属资源可能在西周得到开发。本研究为周原地区西周青铜器的矿料来源研究提供了新的科学依据。
    重有色金属
  • 刘志红,袁杰辉
    摘要:
    识别碳减排关键部门和领域,为“双碳”目标实施提供经验借鉴,从能源供给侧视角,基于电热分摊原则,对2005—2019年中国能源消费直接碳排放和责任碳排放进行测算,并比较两者动态变化趋势和差异性。结果表明:首先,中国能源消费量具有一定的刚性,能源结构优化效果明显,碳排放量处于高位平台期,碳达峰可期,碳中和任重道远。其次,各行业直接碳排放与责任碳排放存在较大的差异性,碳减排的重点部门已经发生变化。提出了妥善处理碳达峰、碳中和的关系、提倡低碳生产生活模式、从能源供给侧和需求侧促进能源结构优化、明确各行业能源碳排放核算口径等启示和建议。
  • 王雯,史菲菲,但智钢,姚扬
    摘要:
    电解锰生产是我国工业企业中重要的温室气体排放源之一,而缺乏系统规范的核算方法制约了国家和行业对电解锰生产企业温室气体排放的研判和认识。根据电解锰生产特点,提出电解锰生产企业温室气体排放核算边界、排放源和计算方法,形成完整的核算方法。源解析表明,案例企业生产1 t电解锰产品排放5.36 t CO2,矿石中碳酸盐分解和电力消费是主要排放源,分别占22%和74%;制液和电解过程是温室气体排放的主要生产工序,分别占30%和67%。降低电解过程的电力消耗、提高碳酸锰矿石品位是电解锰行业减少温室气体排放的优化路径。本研究可为电解锰行业开展温室气体排放核算和减排研究提供重要参考。
  • 季尚军,常宏涛
    摘要:
    研究了采用萃取剂N1923从SX-EW电解液中萃取铁。在萃取过程中添加改质剂异辛醇能够有效改善萃取过程的分相性能。在萃取剂浓度为10%、萃取相比2/1时萃取性能较好,能够从含铁3 g/L的电积液中单级萃铁率达到60%,在萃取铁的过程中几乎不萃取其它元素,电积液的酸度对萃取影响较小。萃取铁后的负载有机相用2 mol/L氢氧化钠在相比为2/1时反萃效果较好,并且有机相的循环性较好。另外,萃取剂经由夹带进入SX系统对萃取铜几乎没有影响。
  • 邓迪,邓春健,刘婷婷,薛丁乾,邬嘉仪
    摘要:
    采用EDTA和EDTA+柠檬酸(CA)两种浸出剂浸出电镀污泥中金属铜,重点研究了EDTA浓度、EDTA+CA中CA的比例、温度对金属铜浸出的影响,并分析了浸出动力学。结果表明,EDTA剂在70 mmol/L、温度55 ℃、浸出时间3 h的条件下对铜的浸出率达到了80.61%,而70 mmol/L EDTA+10 mmol/L CA、温度55 ℃、浸出时间3 h的条件下对铜的浸出率为90.32%。浸出过程可用Avrami方程加以描述,EDTA和EDTA+CA浸出反应表观活化能分别为43.00、45.74 kJ/mol,浸出均属于混合控制且以表面化学控制为主导。
  • 叶昌美,李武斌,黄健,张谊,胡志同,吴占新
    摘要:
    以1-丁基-3-甲基咪唑为添加剂,在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中电沉积金属锰,考察了电流密度、1-丁基-3-甲基咪唑浓度、硫酸铵用量、Mn2+浓度及槽电压对阴极锰沉积量和电流效率的影响,并采用XRD、SEM对沉积锰进行表征。结果表明,MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系电解锰,在温度40 ℃、Mn2+浓度35 g/L、硫酸铵浓度90 g/L、pH=7.5、电流密度364.58 A/m2、1-丁基-3-甲基咪唑用量0.12 g/L条件下,电流效率为79.60%,电流效率比SO2和SeO2的高,电沉积的锰为α-Mn。
  • 高立刚,徐靖宸,李中林,肖超,李义兵
    摘要:
    针对分步萃取法萃取钴工艺流程繁杂、萃取级数较多的问题,采用P204+P507为复配萃取剂从工业硫酸钴浸出液中一次分离出Zn2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+等。探究了平衡pH、复配萃取剂配比、萃取相比O/A、有机相皂化率等对元素萃取率的影响。结果表明:以28%P204+7%P507为复配萃取剂,65%溶剂油为稀释剂,在有机相皂化率为50%、萃取平衡pH=3.57、相比O/A=2的条件下,Zn2+、Ca2+、Mn2+、Cu2+的单级萃取率分别达到99.97%、94.65%、88.42%、87.18%,Co2+萃取率仅有17.42%。后续使用1.5 mol/L硫酸在反萃相比O/A=20、两次洗涤条件下可以将99%的钴洗涤下来。
  • 廖元杭
    摘要:
    考察铜电解含砷废物加压酸性氧化浸出铜、砷的可能性,对浸出过程进行动力学分析,考察温度、压力、酸度等工艺参数对浸出效率的影响,确定生产的最佳工艺条件。铜、砷浸出过程遵守界面化学反应控制的收缩核模型,反应的表观活化能分别为80.23和73.29 kJ/mol。铜电解含砷废物加压氧化浸出最优工艺条件为:L/S=6~10、初始硫酸浓度80~120 g/L、氧分压0.3~0.4 MPa、温度120~130 ℃、氧化时间1~1.5 h,铜、砷浸出率均大于98%。
  • 轻有色金属
  • 邹维,刘俊场,付维琴,牟兴兵,王坤,杨睿潇
    摘要:
    以废旧阴极碱性浸出液为原料,采用二氧化碳气体碳分制备冰晶石。结果表明:在二氧化碳流量0.7 L/min、室温、反应时间2.0 h、终点pH 9~10的条件下,碳分产物中冰晶石含量可达到60%,杂质为硅酸铝、结晶水和氢氧化铝。采用氢氟酸除杂,在氢氟酸用量1.75倍理论用量、反应时间2.0 h、反应温度60 ℃、液固比3的条件下除杂,冰晶石品位可提升至99.50%以上,满足铝电解质量要求,实现了从废旧阴极碱性浸出液中回收利用冰晶石。
  • 杨再明,吴鸿飞,潘晓林,于海燕
    摘要:
    利用XRD和SEM-EDS等检测手段系统分析了铝酸钠溶液常压脱硅过程中脱硅产物的生成量、物相组成和微观形貌,研究CaO在脱硅过程中的反应行为。研究结果表明,随着钙硅比和脱硅时间的增加,脱硅产物的生成量逐渐增加,脱硅产物主要包括六水合铝酸钙、水化石榴石、沸石和A型沸石四种物相;钙硅比和脱硅时间的增加,有利于脱硅产物六水铝酸三钙向水化石榴石转化,同时脱硅产物的晶格常数和晶胞体积不断增加;不同类型脱硅产物微观形貌差异较大,脱硅产物物相析出次序依次为六水铝酸三钙、水化石榴石、A型沸石、沸石。
  • 稀贵金属
  • 杨岚芝,周义朋,徐玲玲,黎广荣,史维浚,李勇,阳晓宇,木拉德江·吐尔洪江
    摘要:
    铀的存在形式是决定铀的水迁移能力的重要条件。基于不同CO2和O2压力条件下的浸铀试验和地球化学模式软件PHREEQC计算,研究各浸铀体系中铀的Eh-pH优势场图特征及其影响因素。在CO2+O2浸铀体系中,碳酸铀酰络合物是铀在水中的主要存在形式,水的pH影响碳酸铀酰络合物优势域临界pH,HCO3-浓度则是铀的氧化还原临界电位变化的主控条件,而CO2是这些影响产生的根本因素。
  • 马成翠,魏学斌,陈功新,岑丽,孔德悬,陈诗峰
    摘要:
    为探究某高碳酸盐砂岩型铀矿的浸出工艺参数,在室内进行了不同碱性试剂、不同氧化剂条件下的静态浸出试验,运用PHREEQCI软件计算了碳酸盐矿物的饱和指数及浸出液中铀的存在形式,并进行了浸出动力学分析。结果表明,铀浸出率与溶浸液中HCO3-浓度呈正相关,并且NH4HCO3的浸出效果要优于NaHCO3;H2O2氧化效果明显强于KMnO4和K3Fe(CN)6,铀浸出率随H2O2质量浓度的增加而增长,综合考虑效益、成本等因素,最佳浸出条件为800 mg/L NH4HCO3 + 2 g/L H2O2,最终铀浸出率为21.04%;整个浸出过程方解石和白云石均处于超饱和状态,应控制体系pH以避免碳酸盐发生饱和沉淀;浸出过程中铀的溶解反应主要受表面化学反应控制,扩散影响相对较小。
  • 孔德悬,魏学斌,陈功新,刘金辉,周仲魁,高炳伦,马成翠
    摘要:
    随着高品位铀矿的枯竭,从低品位铀矿石中回收伴生元素以降低生产成本成为趋势。在溶浸采铀过程中,为了提高铀及其伴生元素钪的浸出率,以某砂岩型铀矿碱性柱浸后的渣样为研究对象,通过室内静态试验,探究不同硫酸浓度、液固比、温度对铀和钪浸出率的影响,并根据未反应收缩核模型建立浸出动力学模型。结果表明:硫酸浓度为30 g/L、液固比2 mL/g、浸出时间192 h条件下,铀和钪的浸出率随着温度的升高而增加;温度低于30 ℃时,浸出过程受化学反应控制,浸出速率增加较快,但浸出率低;温度高于30 ℃后,浸出过程受混合控制,且铀的浸出速率要高于钪,铀和钪受混合控制的浸出过程的活化能分别为41.28、15.887 kJ/mol。
  • 材料与设备
  • 童震松,赵志龙
    摘要:
    利用超声浸渍法分别制备了MnOx/TiO2和CeOx-MnOx/TiO2低温选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,并对其进行了SEM、EDS、BET及XPS等表征,在此基础上,研究了催化剂的低温SCR脱硝性能,重点考察了Mn负载量及Ce/Mn摩尔比对催化剂性能的影响,结果表明:当Mn负载量为15%时,催化剂具有较高的催化活性;Ce的掺杂有利于催化剂催化活性的提升,当Ce/Mn=0.8时,其催化活性最高,在180℃时达到了97.86%。另外,Ce的掺杂有利于提升催化剂的抗硫抗水特性,但仍有待进一步提升。
  • 马海燕,王浩亮,程越伟,陈学清,杨丽,程景才
    摘要:
    采用标准k-ε湍流模型、Eluer-Eluer双流体模型,结合滑移网格法,对氟钽酸钾钠还原搅拌釜中搅拌流场进行数值模拟,研究不同转速、搅拌桨叶类型对液钠-熔盐分散特性、流场的影响。结果表明,在两种桨叶模型下,液钠仅局部分布在混合熔盐表面;平直叶桨、折叶桨搅拌均在搅拌釜内形成四个循环流区域,且在搅拌轴附近区域存在搅拌死区;液钠在液面的分散面积均随着转速的增加而减小,沿搅拌轴进入熔盐的深度随转速的增加而增大;在折叶桨模型下,随着搅拌转速的增加,近液面处流场速度增大,速度沿X轴方向呈对称分布。
  • 柴彤宁,黄晓峰,孙子昂,李煜,赵伟,国宏伟
    摘要:
    以铬铁渣与萤石尾矿为主要原料,硼砂为调制剂,采用烧结法制备了铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃。利用热力学分析、拉曼光谱、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等手段研究硼砂含量对铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃结构及性能的影响。结果表明:硼砂的加入可以有效降低铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的软熔温度,促进微晶玻璃烧结。随着硼砂添加量的增加,铬铁渣/萤石尾矿微晶玻璃的主要硅氧网络结构Q2与Q3的总含量基本不变,其内部辉石相的含量同样无明显变化。当硼砂添加量为10%,烧结温度为1 100 ℃时,所得微晶玻璃样品性能较好,维氏硬度、密度和吸水率分别为565.8HV、2.61 g/cm3和0.211%。
  • 环境工程
  • 李冠超,孙功明,钟丽艳,李小燕,毕明亮
    摘要:
    利用一锅法制备了高岭土负载钛酸钙复合材料,研究了其对放射性废水中的U(Ⅵ)的吸附性能和机理。探讨了反应温度、U(Ⅵ)初始浓度、接触时间、固液比等对其吸附废水中U(Ⅵ)的影响,并进行了吸附动力学、热力学和等温吸附分析。结果表明,高岭土负载钛酸钙复合材料对废水中U(Ⅵ)有较好的吸附效果。当溶液pH=3.5、固液比0.4 g/L、反应时间60 min、反应温度25 ℃时,U(Ⅵ)的去除率达到最大值94.7%,最大吸附量为197.6 mg/g。高岭土负载钛酸钙吸附U(Ⅵ)的过程是一个自发且不可逆的吸热反应过程,符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,表明其对U(Ⅵ)的吸附是物理吸附和化学吸附并存,以非均匀吸附为主的过程。
  • 赖兰萍,杨丹红,陈世洪,周丽娜
    摘要:
    以钨渣为二次资源,研究开发合理的回收工艺,将其中的钨、钽、铌、铁、锰加以回收利用,生产出市场需求的氧化铁和碳酸锰,钨、钽、铌得到富集后重新返回其冶炼过程加以利用。在选定的工艺条件下,从钨渣中回收的钨富集物含WO3 61.41%,钨回收率71.36%;钽铌富集物含(Ta2O5+Nb2O5) 7.94%,钽铌回收率70.69%;氧化铁含Fe2O3 90.49%,铁回收率84.75%;碳酸锰含Mn 43.68%,锰回收率83.25%。该工艺实现了资源综合利用的目的。
  • 陈仁祥,张博,宋勇,马文洁,高柏
    摘要:
    以赣州稀土矿区周边地表水为研究对象,分析水体中污染物的分布特征,通过修正的内梅罗指数法和健康风险评价模型对地表水体进行水质评价和健康风险评估。结果表明:1)稀土矿区周边水体污染物平均浓度的大小顺序为硫酸盐>硝酸盐>铅>镉>铬,最大超标率达52.63%,最大超标倍数12.2倍,主要集中在龙南、寻乌稀土矿开采区,污染物浓度随迁移距离的增加而减小,河流上游地区污染物浓度大于下游地区。2)污染物铅与镉、硫酸盐相关系数分别为0.88、0.95,表明这三种污染物具有相似的污染源及类似的迁移转化过程,铬与铅、镉及硫酸盐之间相关性分别为-0.31、-0.21、-0.29,表明铬与铅、镉及硫酸盐来源不同或相互抑制,硝酸盐与铅、镉及硫酸盐之间相关性分别为0.073、0.22、0.31,说明硝酸盐与其他污染因子具有多源性。3)成人健康风险强度为硝酸盐>铅>硫酸盐>铬>镉,儿童健康风险强度为铅>硝酸盐>硫酸盐>铬>镉,非致癌污染因子所引起的成人和儿童的健康风险值相较于致癌污染因子风险值高出2~5个数量级,主要由铬和镉引起,研究区儿童总健康风险值高于成人。
  • 冶金史
  • 孙淑畅,黄晓娟,杜冠博,魏国锋
    摘要:
    周原地区是周文化的起源地,也是研究我国西周青铜器重点区域。采用扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)和多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)对贺家遗址的铜马车进行成分分析和铅同位素比值分析,以探讨该铜马车的合金配比及矿料来源。成分测试结果显示周原贺家铜马车合金类型为锡青铜。同位素比值分析结果显示样品的铅同位素比值均属于普通铅的范围。通过与秦岭矿石进行对比,发现其铅同位素比值与陕西境内秦岭地区的数据较为接近,说明秦岭金属资源可能在西周得到开发。本研究为周原地区西周青铜器的矿料来源研究提供了新的科学依据。

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