2022年第2期目录
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    重有色金属
  • 高文成,温建康,付政,蔡镠璐,尚鹤
    摘要:
    针铁矿法常用于湿法炼锌工艺中的除铁,其产生的针铁矿渣含有铁、锌等有价金属,具有较高的回收价值。以广东某冶炼厂针铁矿渣为原料,提出了采用还原焙烧—磁选的方法分步回收其中的锌、铟和铁资源。首先进行了较为详细的工艺矿物学研究,查明了其中有价金属含量和主要物相组成;通过考察还原焙烧过程中的主要影响因素,得到优化后的还原焙烧条件为:碳粉添加量为针铁矿渣量的60%、焙烧时间4 h、焙烧温度1 100 ℃,锌和铟的挥发率可分别达到93.63%和71.48%。还原焙烧后的渣进行强磁—弱磁磁选试验获得铁精矿产品,铁精矿产品产率69.46%、铁品位63.80%。
  • 曾祥菲,舒建成,王继钦,曹文星,张玉改,陈梦君,张清东
    摘要:
    以电解锰生产过程中的菱锰矿为研究对象,开展了常规和超声波浸出Mn的对比研究,探讨了超声波功率、液固比、酸矿质量比、温度、时间对Mn浸出率的影响。结果表明,在超声波功率60 W、液固比5 L/g、酸矿质量比0.58、浸出温度50 ℃、浸出时间2.5 h的条件下,Mn的浸出率为94.09%,比相同条件下常规浸出提高约7个百分点。超声波在浸出过程中细化了CaSO4?2H2O钝化层,降低固液传质阻力,打开了矿物包裹体,促进新生反应界面的形成,提升了Mn的浸出效率,为菱锰矿强化浸出提供了新途径。
  • 王弘,伍赠玲,季常青,杨鸿翔,朱峰,钟萍丽
    摘要:
    低品位硫化铜矿湿法提铜系统产生大量萃余液,酸浓度和铁含量高,有价金属铜、锌、铝含量低。不同pH区间金属中和沉淀行为存在差异,采用pH控制可实现大量的铁与其他有价金属分离的目的。金属硫化物的溶度积存在差异,通过硫化法串联靶向回收铜、锌;铝可通过中和法回收。串联靶向回收工艺可实现萃余液中多种有价金属的资源化回收利用,铜、锌、铝综合回收率分别为78.8%、76.7%、74.3%,处理后液可达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)的要求。
  • 吴星琳,林泓富,张恒星,陈杭,匡晨,衷水平,迟晓鹏
    摘要:
    针对多膛炉焙烧氧化锌烟尘氟氯脱除率低的问题,开展氧化锌烟尘焙烧过程热力学分析,基于热力学分析结果进行试验验证。研究结果表明:在烟气流量400mL/min,烟气成分为SO2 0.32%、O2 7.61%、H2O 9.61%、N2 82.46%(烟气成分为模拟回转窑烟气),焙烧温度700 ℃,焙烧时间210 min的较优条件下,氟氯的脱除率分别为98.06%、91.56%。
  • 高恩霞,王宁,蒋曼,崔石岩,李传伟,闫平科
    摘要:
    以铁品位35.59%的山东某地的铜渣和山东、甘肃两地的四种高炉灰为原料,进行共还原—磁选回收铁工艺试验,研究了高炉灰作为共还原—磁选工艺还原剂的可行性。结果表明,焙烧体系中仅加入高炉灰时,铜渣与高炉灰共还原—磁选所得还原铁指标均较差;当加入氟化钙时,还原铁中铁品位和铁回收率均大于90%,指标较好,实现了铜渣与高炉灰中铁资源的高效回收。高炉灰种类及用量、氟化钙用量、还原温度、还原时间及磨选条件均对还原铁指标有影响,在铜渣︰G1︰氟化钙质量比为100︰30︰15、共还原温度1 250 ℃、共还原时间60 min的条件下焙烧,然后在磨矿细度-74 μm占51.87%、磁场强度80 kA/m条件下磁选,可获得铁品位和铁回收率分别为92.06%和92.65%的直接还原铁。该工艺可以为铜渣和高炉灰的综合利用提供参考。
  • 张宏斌,杜武钊,李林波,崔雅茹,张飞宇
    摘要:
    采用富氧底吹“三连炉”造锍捕金工艺处理高砷锑复杂难处理金精矿,实现多金属高效回收。针对复杂金精矿火法处理工艺中金属收得率和工艺调控需求,结合生产实践总结了多种杂质元素分配行为与规律,优化了配矿中不同杂质元素含量,并对不同复杂金精矿在熔炼过程中的铜锍品位进行有针对性的调控,即高砷物料铜锍品位控制在65%,高铅物料铜锍品位控制在72%。可实现复杂难处理金精矿三连炉熔炼中铅、锌、砷、锑、铋、镍整体脱除率达98%以上,为黄金行业绿色冶炼及可持续发展提供参考。
  • 轻有色金属
  • 马科友,王红伟,张学英,董凯伟,马靖威,潘晓林
    摘要:
    碱溶—碳分法生产氧化铝打破了拜耳法Na2O-A12O3-H2O体系固有的相平衡,分解效率大幅度提高。研究了用NaOH溶液溶解铝土矿得到铝酸钠溶液,考察了铝酸钠溶液脱硅净化、碳酸氢钠分解及氢氧化铝焙烧对氧化铝产品质量的影响。结果表明,经两次石灰净化脱硅(净化温度98 ℃;一次净化时间1 h,石灰添加量15 g/L;二次净化时间1 h,石灰添加量10 g/L),二段分解(分解温度90 ℃,碳酸氢钠质量浓度90~100 g/L,缓慢持续加入,分解时间不大于16 h(其中一段8~10 h),第一段分解率控制在85%左右),适宜条件下,所得氢氧化铝质量达到一级品或接近一级品,在1 200~1 250 ℃煅烧后所得氧化铝产品质量可达二级品要求。
  • 稀贵金属
  • 黄庆,邓毅,郁丰善,朱欣杰,张承龙,苑文仪,顾卫华
    摘要:
    光伏电站的大力开发同时伴随着大量废旧太阳能电池板的产生,亟需开发环保高效的技术解决废旧太阳能电池板带来的问题。探讨了废旧太阳能电池板预处理技术及其带来的损失情况,再利用正交试验优化了影响废旧太阳能电池板中银高效提取的因素及其影响程度。结果表明,人工拆解和热处理都会造成废旧太阳能电池板质量的损失,且拆解程度越深,损失越大。废旧太阳能电池板中银提取的最佳条件为:甲磺酸浓度40%、过氧化氢浓度20%、反应时间2.5 h、反应温度70 ℃,银的浸出率可达97.85%,相对标准偏差为2.16%。各因素对银浸出率的影响程度大小为:甲磺酸浓度>反应时间>反应温度>过氧化氢浓度。
  • 刘芳,张晓伟,王明玉,张子木,王觅堂,胡艳宏
    摘要:
    对白云鄂博稀土精矿焙烧过程中氯化铝对氟逸出的影响进行了深入研究,焙烧过程加入氯化铝实现了较好的固氟效果。首先利用同步热分析仪分析了白云鄂博稀土精矿、氯化铝和稀土精矿-氯化铝混合物的热分解过程中的质量变化和热效应的变化,白云鄂博稀土精矿与结晶氯化铝混合物热分解反应发生在100~508 ℃;其次,分别研究了焙烧温度、矿铝比和焙烧时间对固氟效率的影响,在矿铝比1︰1、焙烧温度510 ℃、焙烧时间2 h时,固氟效率达到66.9%,稀土精矿焙烧过程中氟的逸出率由22.71%降至7.51%;最后,采用X衍射射线分析仪分别对白云鄂博稀土精矿、稀土精矿的焙烧产物、稀土精矿与氯化铝的混合焙烧产物进行了物相分析,精矿中的氟以AlF3形式固存在焙烧产物中。
  • 朱健玲,赵学付,施展华,柯平超
    摘要:
    南方离子型稀土矿山在采用地浸工艺开采过程中,由于水文地质条件和浸矿母液的渗漏,对地下水环境造成一定的影响。为解决离子型稀土矿地下水污染问题,基于赣州稀土矿业有限公司矿山水文地质条件、无铵开采新工艺特点以及地下水与地表水补排关系,赣州稀土矿业有限公司提出一套新的地下水过程监管及末端治理措施处理工艺。针对边界矿区地下水末端治理,开展了小流域地下水抽出处理工程项目建设。根据地下水抽出系统项目运行效果,可以有效控制稀土开采活动对地下水环境的影响。工程实践表明,地下水抽出处理技术具有处理快速、适用性广,为有效解决离子型稀土矿山地下水污染防控提供了可靠的途径。
  • 常军,王子阳,余菊花,郭婷,李学鹏
    摘要:
    以湿法炼锌渣高温挥发所得含铟氧化锌烟尘为原料,在对其进行物性分析基础上,提出在中性体系环境下微波辅助浸出氧化锌烟尘中锌的同时富集铟于渣中。考察了微波功率、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、液固比对烟尘中锌浸出率和铟富集率的影响。结果表明,在初始硫酸浓度65 g/L、浸出时间10 min、浸出温度65 ℃、液固比4 mL/g、微波功率600 W的条件下,锌的浸出率为80.31%,铟的富集率为42.23%,终点pH维持在5.1,铁几乎不被溶出。本方法实现了氧化锌烟尘中锌与铟的有效分离,并成功富集了铟,为后续铟的高效回收提供有利保障。
  • 洪汛海,文明,王储,郭靖
    摘要:
    目前铌资源的研究大多处于常规加热阶段,因为能耗高、冷中心等问题无法广泛推广。微波加热技术是一种新型加热技术,可以有效避免冷中心等问题。借助微波马弗炉将铌精矿碳热还原反应与微波加热相结合,探究还原温度、配碳比及保温时间对铌精矿金属化率的影响,以及金属颗粒的成长行为。研究结果表明,微波加热在碳热还原反应中优于常规加热,在微波加热下,还原温度为1 100 ℃、保温30 min、配碳比为1时,金属化率达到94.84%;1 000 ℃时NbC开始生成,1 100 ℃时铌钛产物主要为(Ti,Nb)C,1 300 ℃时,钛的产物主要以TiC形式存在。
  • 王储,文明,洪汛海,郭靖
    摘要:
    利用高能球磨机和微波烧结炉研究机械活化对Nb2O5微波碳热还原的影响,对不同球磨时间、不同加热温度下Nb2O5的还原情况进行分析。使用电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和失重率等手段研究了Nb2O5的还原情况和微观组织形貌。结果表明,在相同的烧结温度下,Nb2O5的失重率随球磨时间的延长而增加;在球磨20 h,1 200 ℃微波烧结时,可将大部分Nb2O5还原成NbC,并在球磨30 h,1 400 ℃微波烧结时,成功制得金属铌。机械活化可以加快Nb2O5微波碳热还原的进程,降低反应温度。
  • 环境工程
  • 吴卫蔚,毛磊,胡慧兰,甘文军
    摘要:
    以麦秆为原料,利用不同铁改性剂(Fe3+、Fe2+、Fe2+/Fe3+、Fe0)制得4种磁性生物炭,用于六价铬离子吸附。通过比表面积与孔径分布、FTIR、XPS、XRD和VSM等表征分析,结合吸附等温线和吸附动力学过程研究表明,Fe2+能更有效地提高生物炭磁性,Fe2+和Fe3+改性生物炭比饱和磁化强度分别为11、2.45 A?m2/kg。Fe3+和Fe2+参与改性均使得生物炭吸附性有所提升,而Fe0改性使生物炭吸附性变弱,Fe2+/Fe3+共同改性的生物炭吸附性最佳。Fe2 +/Fe3+改性生物炭比表面积达33.73 m2/g,在Cr(Ⅵ)初始浓度100 mg/L、生物炭用量4 g/L、pH=2、303 K条件下,对Cr(Ⅵ)的去除率达95.77%。Fe2+/Fe3+改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,表明Cr(Ⅵ)在其表面的吸附是吸附位点能量均匀的单分子层化学吸附。
  • 秦玲,关宇霆,晋刚,顾珀炜,粟海锋
    摘要:
    采用沉淀煅烧—水热法制备了负载二氧化锰的磁性蔗渣炭(MnO2@Fe3O4@SCBC),并通过XRD、FT-IR等对吸附剂进行表征,证明二氧化锰成功负载在Fe3O4@SCBC上。探究了吸附剂质量、初始溶液pH等对MnO2@Fe3O4@SCBC吸附Pb2+的影响,同时,比较研究了Fe3O4@SCBC和MnO2@Fe3O4@SCBC对Pb2+的吸附动力学和热力学。结果表明,在试验条件下,MnO2@Fe3O4@SCBC对Pb2+的吸附量明显优于Fe3O4@SCBC,吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。在吸附时间为10 h、吸附剂质量20 mg、Pb2+初始质量浓度100 mg/L、pH=5.0时,MnO2@Fe3O4@SCBC饱和吸附量为241.33 mg/g。经过10次吸附、脱附试验后,吸附剂仍具有良好的吸附活性及稳定的吸附容量。
  • 秦欢欢,陈益平,高柏,孙占学
    摘要:
    利用拉萨河中下游和堆龙曲支流16个采样点水样,采用ICP-MS测量水样中的232Th含量,获得了研究区水体中232Th分布特征与所致内照射剂量。结果表明,拉萨河水体中232Th含量低于全国地表水平均含量和世卫组织规定的饮用水标准,但高于长江流域诸河与额尔齐斯河。232Th含量在中游沿程先降后升,在下游波动变化,在堆龙曲支流沿程下降,同时232Th含量随纬度的增大和经度的减小而上升。232Th与Cl-有一定的同源性,与Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-及TDS有一定的异源性,说明拉萨河周边碎屑岩颗粒在高温高压、风化等作用下由补给水流向河流输送了232Th和Cl-。拉萨河流域居民由饮水途径所摄入的放射性核素232Th所致的内照射待累积剂量当量平均值低于世卫组织推荐的参考值,说明拉萨河河水的放射性水平是安全的,不会对饮用拉萨河河水的居民和动物造成健康危害。
  • 胡岩,魏军,于显池,李春雷,赵洪华
    摘要:
    为满足环保排放标准,降低冶炼机组脱硫成本,针对冶炼企业存在的烧结烟气污染问题,对传统石灰石—石膏湿法脱硫工艺,设计了自动喷氨和燃烧加热技术,对脱硫反应环节和热风炉燃烧供热过程进行建模,预测并控制烟气出口SO2的浓度和反应器温度,将干扰因素的扰动降至最低水平。国内多个冶炼企业改造后的实际运行结果表明,所提出的基于模型预测的智慧化控制系统的应用,使得每年氨水节约成本10万元,煤气节省120万元,生产效率提高25%,当设备入口烟气中SO2的平均浓度为422.43 mg/m3(标准状态)时,出口烟气中污染物的浓度分别低于28 mg/m3,能够满足预期的排放要求,喷氨系统的控制效果得到了改善。
  • 冶金史
  • 刘瑞,黄全胜
    摘要:
    铜山利国古代冶炼遗址位于江苏省徐州市铜山区利国镇中心的珍珠泉附近,对两处遗址进行田野调查并获取炉渣、矿石等冶金遗存。采用X射线荧光光谱仪分析(EDX)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金(矿)相观察等科学试验方法,对17个炉渣等样品进行检测分析,结合炉渣的化学成分与显微组织探讨该遗址的冶炼性质与技术特征。试验结果表明,其中一处遗址为冶铁遗址,技术类型为生铁冶炼,炼铁渣属于硅钙铝系高钙炉渣;另一处遗址有高铁炉渣遗存,综合判断很可能是生铁炒钢炉渣。
    重有色金属
  • 高文成,温建康,付政,蔡镠璐,尚鹤
    摘要:
    针铁矿法常用于湿法炼锌工艺中的除铁,其产生的针铁矿渣含有铁、锌等有价金属,具有较高的回收价值。以广东某冶炼厂针铁矿渣为原料,提出了采用还原焙烧—磁选的方法分步回收其中的锌、铟和铁资源。首先进行了较为详细的工艺矿物学研究,查明了其中有价金属含量和主要物相组成;通过考察还原焙烧过程中的主要影响因素,得到优化后的还原焙烧条件为:碳粉添加量为针铁矿渣量的60%、焙烧时间4 h、焙烧温度1 100 ℃,锌和铟的挥发率可分别达到93.63%和71.48%。还原焙烧后的渣进行强磁—弱磁磁选试验获得铁精矿产品,铁精矿产品产率69.46%、铁品位63.80%。
  • 曾祥菲,舒建成,王继钦,曹文星,张玉改,陈梦君,张清东
    摘要:
    以电解锰生产过程中的菱锰矿为研究对象,开展了常规和超声波浸出Mn的对比研究,探讨了超声波功率、液固比、酸矿质量比、温度、时间对Mn浸出率的影响。结果表明,在超声波功率60 W、液固比5 L/g、酸矿质量比0.58、浸出温度50 ℃、浸出时间2.5 h的条件下,Mn的浸出率为94.09%,比相同条件下常规浸出提高约7个百分点。超声波在浸出过程中细化了CaSO4?2H2O钝化层,降低固液传质阻力,打开了矿物包裹体,促进新生反应界面的形成,提升了Mn的浸出效率,为菱锰矿强化浸出提供了新途径。
  • 王弘,伍赠玲,季常青,杨鸿翔,朱峰,钟萍丽
    摘要:
    低品位硫化铜矿湿法提铜系统产生大量萃余液,酸浓度和铁含量高,有价金属铜、锌、铝含量低。不同pH区间金属中和沉淀行为存在差异,采用pH控制可实现大量的铁与其他有价金属分离的目的。金属硫化物的溶度积存在差异,通过硫化法串联靶向回收铜、锌;铝可通过中和法回收。串联靶向回收工艺可实现萃余液中多种有价金属的资源化回收利用,铜、锌、铝综合回收率分别为78.8%、76.7%、74.3%,处理后液可达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)的要求。
  • 吴星琳,林泓富,张恒星,陈杭,匡晨,衷水平,迟晓鹏
    摘要:
    针对多膛炉焙烧氧化锌烟尘氟氯脱除率低的问题,开展氧化锌烟尘焙烧过程热力学分析,基于热力学分析结果进行试验验证。研究结果表明:在烟气流量400mL/min,烟气成分为SO2 0.32%、O2 7.61%、H2O 9.61%、N2 82.46%(烟气成分为模拟回转窑烟气),焙烧温度700 ℃,焙烧时间210 min的较优条件下,氟氯的脱除率分别为98.06%、91.56%。
  • 高恩霞,王宁,蒋曼,崔石岩,李传伟,闫平科
    摘要:
    以铁品位35.59%的山东某地的铜渣和山东、甘肃两地的四种高炉灰为原料,进行共还原—磁选回收铁工艺试验,研究了高炉灰作为共还原—磁选工艺还原剂的可行性。结果表明,焙烧体系中仅加入高炉灰时,铜渣与高炉灰共还原—磁选所得还原铁指标均较差;当加入氟化钙时,还原铁中铁品位和铁回收率均大于90%,指标较好,实现了铜渣与高炉灰中铁资源的高效回收。高炉灰种类及用量、氟化钙用量、还原温度、还原时间及磨选条件均对还原铁指标有影响,在铜渣︰G1︰氟化钙质量比为100︰30︰15、共还原温度1 250 ℃、共还原时间60 min的条件下焙烧,然后在磨矿细度-74 μm占51.87%、磁场强度80 kA/m条件下磁选,可获得铁品位和铁回收率分别为92.06%和92.65%的直接还原铁。该工艺可以为铜渣和高炉灰的综合利用提供参考。
  • 张宏斌,杜武钊,李林波,崔雅茹,张飞宇
    摘要:
    采用富氧底吹“三连炉”造锍捕金工艺处理高砷锑复杂难处理金精矿,实现多金属高效回收。针对复杂金精矿火法处理工艺中金属收得率和工艺调控需求,结合生产实践总结了多种杂质元素分配行为与规律,优化了配矿中不同杂质元素含量,并对不同复杂金精矿在熔炼过程中的铜锍品位进行有针对性的调控,即高砷物料铜锍品位控制在65%,高铅物料铜锍品位控制在72%。可实现复杂难处理金精矿三连炉熔炼中铅、锌、砷、锑、铋、镍整体脱除率达98%以上,为黄金行业绿色冶炼及可持续发展提供参考。
  • 轻有色金属
  • 马科友,王红伟,张学英,董凯伟,马靖威,潘晓林
    摘要:
    碱溶—碳分法生产氧化铝打破了拜耳法Na2O-A12O3-H2O体系固有的相平衡,分解效率大幅度提高。研究了用NaOH溶液溶解铝土矿得到铝酸钠溶液,考察了铝酸钠溶液脱硅净化、碳酸氢钠分解及氢氧化铝焙烧对氧化铝产品质量的影响。结果表明,经两次石灰净化脱硅(净化温度98 ℃;一次净化时间1 h,石灰添加量15 g/L;二次净化时间1 h,石灰添加量10 g/L),二段分解(分解温度90 ℃,碳酸氢钠质量浓度90~100 g/L,缓慢持续加入,分解时间不大于16 h(其中一段8~10 h),第一段分解率控制在85%左右),适宜条件下,所得氢氧化铝质量达到一级品或接近一级品,在1 200~1 250 ℃煅烧后所得氧化铝产品质量可达二级品要求。
  • 稀贵金属
  • 黄庆,邓毅,郁丰善,朱欣杰,张承龙,苑文仪,顾卫华
    摘要:
    光伏电站的大力开发同时伴随着大量废旧太阳能电池板的产生,亟需开发环保高效的技术解决废旧太阳能电池板带来的问题。探讨了废旧太阳能电池板预处理技术及其带来的损失情况,再利用正交试验优化了影响废旧太阳能电池板中银高效提取的因素及其影响程度。结果表明,人工拆解和热处理都会造成废旧太阳能电池板质量的损失,且拆解程度越深,损失越大。废旧太阳能电池板中银提取的最佳条件为:甲磺酸浓度40%、过氧化氢浓度20%、反应时间2.5 h、反应温度70 ℃,银的浸出率可达97.85%,相对标准偏差为2.16%。各因素对银浸出率的影响程度大小为:甲磺酸浓度>反应时间>反应温度>过氧化氢浓度。
  • 刘芳,张晓伟,王明玉,张子木,王觅堂,胡艳宏
    摘要:
    对白云鄂博稀土精矿焙烧过程中氯化铝对氟逸出的影响进行了深入研究,焙烧过程加入氯化铝实现了较好的固氟效果。首先利用同步热分析仪分析了白云鄂博稀土精矿、氯化铝和稀土精矿-氯化铝混合物的热分解过程中的质量变化和热效应的变化,白云鄂博稀土精矿与结晶氯化铝混合物热分解反应发生在100~508 ℃;其次,分别研究了焙烧温度、矿铝比和焙烧时间对固氟效率的影响,在矿铝比1︰1、焙烧温度510 ℃、焙烧时间2 h时,固氟效率达到66.9%,稀土精矿焙烧过程中氟的逸出率由22.71%降至7.51%;最后,采用X衍射射线分析仪分别对白云鄂博稀土精矿、稀土精矿的焙烧产物、稀土精矿与氯化铝的混合焙烧产物进行了物相分析,精矿中的氟以AlF3形式固存在焙烧产物中。
  • 朱健玲,赵学付,施展华,柯平超
    摘要:
    南方离子型稀土矿山在采用地浸工艺开采过程中,由于水文地质条件和浸矿母液的渗漏,对地下水环境造成一定的影响。为解决离子型稀土矿地下水污染问题,基于赣州稀土矿业有限公司矿山水文地质条件、无铵开采新工艺特点以及地下水与地表水补排关系,赣州稀土矿业有限公司提出一套新的地下水过程监管及末端治理措施处理工艺。针对边界矿区地下水末端治理,开展了小流域地下水抽出处理工程项目建设。根据地下水抽出系统项目运行效果,可以有效控制稀土开采活动对地下水环境的影响。工程实践表明,地下水抽出处理技术具有处理快速、适用性广,为有效解决离子型稀土矿山地下水污染防控提供了可靠的途径。
  • 常军,王子阳,余菊花,郭婷,李学鹏
    摘要:
    以湿法炼锌渣高温挥发所得含铟氧化锌烟尘为原料,在对其进行物性分析基础上,提出在中性体系环境下微波辅助浸出氧化锌烟尘中锌的同时富集铟于渣中。考察了微波功率、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、液固比对烟尘中锌浸出率和铟富集率的影响。结果表明,在初始硫酸浓度65 g/L、浸出时间10 min、浸出温度65 ℃、液固比4 mL/g、微波功率600 W的条件下,锌的浸出率为80.31%,铟的富集率为42.23%,终点pH维持在5.1,铁几乎不被溶出。本方法实现了氧化锌烟尘中锌与铟的有效分离,并成功富集了铟,为后续铟的高效回收提供有利保障。
  • 洪汛海,文明,王储,郭靖
    摘要:
    目前铌资源的研究大多处于常规加热阶段,因为能耗高、冷中心等问题无法广泛推广。微波加热技术是一种新型加热技术,可以有效避免冷中心等问题。借助微波马弗炉将铌精矿碳热还原反应与微波加热相结合,探究还原温度、配碳比及保温时间对铌精矿金属化率的影响,以及金属颗粒的成长行为。研究结果表明,微波加热在碳热还原反应中优于常规加热,在微波加热下,还原温度为1 100 ℃、保温30 min、配碳比为1时,金属化率达到94.84%;1 000 ℃时NbC开始生成,1 100 ℃时铌钛产物主要为(Ti,Nb)C,1 300 ℃时,钛的产物主要以TiC形式存在。
  • 王储,文明,洪汛海,郭靖
    摘要:
    利用高能球磨机和微波烧结炉研究机械活化对Nb2O5微波碳热还原的影响,对不同球磨时间、不同加热温度下Nb2O5的还原情况进行分析。使用电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和失重率等手段研究了Nb2O5的还原情况和微观组织形貌。结果表明,在相同的烧结温度下,Nb2O5的失重率随球磨时间的延长而增加;在球磨20 h,1 200 ℃微波烧结时,可将大部分Nb2O5还原成NbC,并在球磨30 h,1 400 ℃微波烧结时,成功制得金属铌。机械活化可以加快Nb2O5微波碳热还原的进程,降低反应温度。
  • 环境工程
  • 吴卫蔚,毛磊,胡慧兰,甘文军
    摘要:
    以麦秆为原料,利用不同铁改性剂(Fe3+、Fe2+、Fe2+/Fe3+、Fe0)制得4种磁性生物炭,用于六价铬离子吸附。通过比表面积与孔径分布、FTIR、XPS、XRD和VSM等表征分析,结合吸附等温线和吸附动力学过程研究表明,Fe2+能更有效地提高生物炭磁性,Fe2+和Fe3+改性生物炭比饱和磁化强度分别为11、2.45 A?m2/kg。Fe3+和Fe2+参与改性均使得生物炭吸附性有所提升,而Fe0改性使生物炭吸附性变弱,Fe2+/Fe3+共同改性的生物炭吸附性最佳。Fe2 +/Fe3+改性生物炭比表面积达33.73 m2/g,在Cr(Ⅵ)初始浓度100 mg/L、生物炭用量4 g/L、pH=2、303 K条件下,对Cr(Ⅵ)的去除率达95.77%。Fe2+/Fe3+改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,表明Cr(Ⅵ)在其表面的吸附是吸附位点能量均匀的单分子层化学吸附。
  • 秦玲,关宇霆,晋刚,顾珀炜,粟海锋
    摘要:
    采用沉淀煅烧—水热法制备了负载二氧化锰的磁性蔗渣炭(MnO2@Fe3O4@SCBC),并通过XRD、FT-IR等对吸附剂进行表征,证明二氧化锰成功负载在Fe3O4@SCBC上。探究了吸附剂质量、初始溶液pH等对MnO2@Fe3O4@SCBC吸附Pb2+的影响,同时,比较研究了Fe3O4@SCBC和MnO2@Fe3O4@SCBC对Pb2+的吸附动力学和热力学。结果表明,在试验条件下,MnO2@Fe3O4@SCBC对Pb2+的吸附量明显优于Fe3O4@SCBC,吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。在吸附时间为10 h、吸附剂质量20 mg、Pb2+初始质量浓度100 mg/L、pH=5.0时,MnO2@Fe3O4@SCBC饱和吸附量为241.33 mg/g。经过10次吸附、脱附试验后,吸附剂仍具有良好的吸附活性及稳定的吸附容量。
  • 秦欢欢,陈益平,高柏,孙占学
    摘要:
    利用拉萨河中下游和堆龙曲支流16个采样点水样,采用ICP-MS测量水样中的232Th含量,获得了研究区水体中232Th分布特征与所致内照射剂量。结果表明,拉萨河水体中232Th含量低于全国地表水平均含量和世卫组织规定的饮用水标准,但高于长江流域诸河与额尔齐斯河。232Th含量在中游沿程先降后升,在下游波动变化,在堆龙曲支流沿程下降,同时232Th含量随纬度的增大和经度的减小而上升。232Th与Cl-有一定的同源性,与Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-及TDS有一定的异源性,说明拉萨河周边碎屑岩颗粒在高温高压、风化等作用下由补给水流向河流输送了232Th和Cl-。拉萨河流域居民由饮水途径所摄入的放射性核素232Th所致的内照射待累积剂量当量平均值低于世卫组织推荐的参考值,说明拉萨河河水的放射性水平是安全的,不会对饮用拉萨河河水的居民和动物造成健康危害。
  • 胡岩,魏军,于显池,李春雷,赵洪华
    摘要:
    为满足环保排放标准,降低冶炼机组脱硫成本,针对冶炼企业存在的烧结烟气污染问题,对传统石灰石—石膏湿法脱硫工艺,设计了自动喷氨和燃烧加热技术,对脱硫反应环节和热风炉燃烧供热过程进行建模,预测并控制烟气出口SO2的浓度和反应器温度,将干扰因素的扰动降至最低水平。国内多个冶炼企业改造后的实际运行结果表明,所提出的基于模型预测的智慧化控制系统的应用,使得每年氨水节约成本10万元,煤气节省120万元,生产效率提高25%,当设备入口烟气中SO2的平均浓度为422.43 mg/m3(标准状态)时,出口烟气中污染物的浓度分别低于28 mg/m3,能够满足预期的排放要求,喷氨系统的控制效果得到了改善。
  • 冶金史
  • 刘瑞,黄全胜
    摘要:
    铜山利国古代冶炼遗址位于江苏省徐州市铜山区利国镇中心的珍珠泉附近,对两处遗址进行田野调查并获取炉渣、矿石等冶金遗存。采用X射线荧光光谱仪分析(EDX)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金(矿)相观察等科学试验方法,对17个炉渣等样品进行检测分析,结合炉渣的化学成分与显微组织探讨该遗址的冶炼性质与技术特征。试验结果表明,其中一处遗址为冶铁遗址,技术类型为生铁冶炼,炼铁渣属于硅钙铝系高钙炉渣;另一处遗址有高铁炉渣遗存,综合判断很可能是生铁炒钢炉渣。
    重有色金属
  • 高文成,温建康,付政,蔡镠璐,尚鹤
    摘要:
    针铁矿法常用于湿法炼锌工艺中的除铁,其产生的针铁矿渣含有铁、锌等有价金属,具有较高的回收价值。以广东某冶炼厂针铁矿渣为原料,提出了采用还原焙烧—磁选的方法分步回收其中的锌、铟和铁资源。首先进行了较为详细的工艺矿物学研究,查明了其中有价金属含量和主要物相组成;通过考察还原焙烧过程中的主要影响因素,得到优化后的还原焙烧条件为:碳粉添加量为针铁矿渣量的60%、焙烧时间4 h、焙烧温度1 100 ℃,锌和铟的挥发率可分别达到93.63%和71.48%。还原焙烧后的渣进行强磁—弱磁磁选试验获得铁精矿产品,铁精矿产品产率69.46%、铁品位63.80%。
  • 曾祥菲,舒建成,王继钦,曹文星,张玉改,陈梦君,张清东
    摘要:
    以电解锰生产过程中的菱锰矿为研究对象,开展了常规和超声波浸出Mn的对比研究,探讨了超声波功率、液固比、酸矿质量比、温度、时间对Mn浸出率的影响。结果表明,在超声波功率60 W、液固比5 L/g、酸矿质量比0.58、浸出温度50 ℃、浸出时间2.5 h的条件下,Mn的浸出率为94.09%,比相同条件下常规浸出提高约7个百分点。超声波在浸出过程中细化了CaSO4?2H2O钝化层,降低固液传质阻力,打开了矿物包裹体,促进新生反应界面的形成,提升了Mn的浸出效率,为菱锰矿强化浸出提供了新途径。
  • 王弘,伍赠玲,季常青,杨鸿翔,朱峰,钟萍丽
    摘要:
    低品位硫化铜矿湿法提铜系统产生大量萃余液,酸浓度和铁含量高,有价金属铜、锌、铝含量低。不同pH区间金属中和沉淀行为存在差异,采用pH控制可实现大量的铁与其他有价金属分离的目的。金属硫化物的溶度积存在差异,通过硫化法串联靶向回收铜、锌;铝可通过中和法回收。串联靶向回收工艺可实现萃余液中多种有价金属的资源化回收利用,铜、锌、铝综合回收率分别为78.8%、76.7%、74.3%,处理后液可达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)的要求。
  • 吴星琳,林泓富,张恒星,陈杭,匡晨,衷水平,迟晓鹏
    摘要:
    针对多膛炉焙烧氧化锌烟尘氟氯脱除率低的问题,开展氧化锌烟尘焙烧过程热力学分析,基于热力学分析结果进行试验验证。研究结果表明:在烟气流量400mL/min,烟气成分为SO2 0.32%、O2 7.61%、H2O 9.61%、N2 82.46%(烟气成分为模拟回转窑烟气),焙烧温度700 ℃,焙烧时间210 min的较优条件下,氟氯的脱除率分别为98.06%、91.56%。
  • 高恩霞,王宁,蒋曼,崔石岩,李传伟,闫平科
    摘要:
    以铁品位35.59%的山东某地的铜渣和山东、甘肃两地的四种高炉灰为原料,进行共还原—磁选回收铁工艺试验,研究了高炉灰作为共还原—磁选工艺还原剂的可行性。结果表明,焙烧体系中仅加入高炉灰时,铜渣与高炉灰共还原—磁选所得还原铁指标均较差;当加入氟化钙时,还原铁中铁品位和铁回收率均大于90%,指标较好,实现了铜渣与高炉灰中铁资源的高效回收。高炉灰种类及用量、氟化钙用量、还原温度、还原时间及磨选条件均对还原铁指标有影响,在铜渣︰G1︰氟化钙质量比为100︰30︰15、共还原温度1 250 ℃、共还原时间60 min的条件下焙烧,然后在磨矿细度-74 μm占51.87%、磁场强度80 kA/m条件下磁选,可获得铁品位和铁回收率分别为92.06%和92.65%的直接还原铁。该工艺可以为铜渣和高炉灰的综合利用提供参考。
  • 张宏斌,杜武钊,李林波,崔雅茹,张飞宇
    摘要:
    采用富氧底吹“三连炉”造锍捕金工艺处理高砷锑复杂难处理金精矿,实现多金属高效回收。针对复杂金精矿火法处理工艺中金属收得率和工艺调控需求,结合生产实践总结了多种杂质元素分配行为与规律,优化了配矿中不同杂质元素含量,并对不同复杂金精矿在熔炼过程中的铜锍品位进行有针对性的调控,即高砷物料铜锍品位控制在65%,高铅物料铜锍品位控制在72%。可实现复杂难处理金精矿三连炉熔炼中铅、锌、砷、锑、铋、镍整体脱除率达98%以上,为黄金行业绿色冶炼及可持续发展提供参考。
  • 轻有色金属
  • 马科友,王红伟,张学英,董凯伟,马靖威,潘晓林
    摘要:
    碱溶—碳分法生产氧化铝打破了拜耳法Na2O-A12O3-H2O体系固有的相平衡,分解效率大幅度提高。研究了用NaOH溶液溶解铝土矿得到铝酸钠溶液,考察了铝酸钠溶液脱硅净化、碳酸氢钠分解及氢氧化铝焙烧对氧化铝产品质量的影响。结果表明,经两次石灰净化脱硅(净化温度98 ℃;一次净化时间1 h,石灰添加量15 g/L;二次净化时间1 h,石灰添加量10 g/L),二段分解(分解温度90 ℃,碳酸氢钠质量浓度90~100 g/L,缓慢持续加入,分解时间不大于16 h(其中一段8~10 h),第一段分解率控制在85%左右),适宜条件下,所得氢氧化铝质量达到一级品或接近一级品,在1 200~1 250 ℃煅烧后所得氧化铝产品质量可达二级品要求。
  • 稀贵金属
  • 黄庆,邓毅,郁丰善,朱欣杰,张承龙,苑文仪,顾卫华
    摘要:
    光伏电站的大力开发同时伴随着大量废旧太阳能电池板的产生,亟需开发环保高效的技术解决废旧太阳能电池板带来的问题。探讨了废旧太阳能电池板预处理技术及其带来的损失情况,再利用正交试验优化了影响废旧太阳能电池板中银高效提取的因素及其影响程度。结果表明,人工拆解和热处理都会造成废旧太阳能电池板质量的损失,且拆解程度越深,损失越大。废旧太阳能电池板中银提取的最佳条件为:甲磺酸浓度40%、过氧化氢浓度20%、反应时间2.5 h、反应温度70 ℃,银的浸出率可达97.85%,相对标准偏差为2.16%。各因素对银浸出率的影响程度大小为:甲磺酸浓度>反应时间>反应温度>过氧化氢浓度。
  • 刘芳,张晓伟,王明玉,张子木,王觅堂,胡艳宏
    摘要:
    对白云鄂博稀土精矿焙烧过程中氯化铝对氟逸出的影响进行了深入研究,焙烧过程加入氯化铝实现了较好的固氟效果。首先利用同步热分析仪分析了白云鄂博稀土精矿、氯化铝和稀土精矿-氯化铝混合物的热分解过程中的质量变化和热效应的变化,白云鄂博稀土精矿与结晶氯化铝混合物热分解反应发生在100~508 ℃;其次,分别研究了焙烧温度、矿铝比和焙烧时间对固氟效率的影响,在矿铝比1︰1、焙烧温度510 ℃、焙烧时间2 h时,固氟效率达到66.9%,稀土精矿焙烧过程中氟的逸出率由22.71%降至7.51%;最后,采用X衍射射线分析仪分别对白云鄂博稀土精矿、稀土精矿的焙烧产物、稀土精矿与氯化铝的混合焙烧产物进行了物相分析,精矿中的氟以AlF3形式固存在焙烧产物中。
  • 朱健玲,赵学付,施展华,柯平超
    摘要:
    南方离子型稀土矿山在采用地浸工艺开采过程中,由于水文地质条件和浸矿母液的渗漏,对地下水环境造成一定的影响。为解决离子型稀土矿地下水污染问题,基于赣州稀土矿业有限公司矿山水文地质条件、无铵开采新工艺特点以及地下水与地表水补排关系,赣州稀土矿业有限公司提出一套新的地下水过程监管及末端治理措施处理工艺。针对边界矿区地下水末端治理,开展了小流域地下水抽出处理工程项目建设。根据地下水抽出系统项目运行效果,可以有效控制稀土开采活动对地下水环境的影响。工程实践表明,地下水抽出处理技术具有处理快速、适用性广,为有效解决离子型稀土矿山地下水污染防控提供了可靠的途径。
  • 常军,王子阳,余菊花,郭婷,李学鹏
    摘要:
    以湿法炼锌渣高温挥发所得含铟氧化锌烟尘为原料,在对其进行物性分析基础上,提出在中性体系环境下微波辅助浸出氧化锌烟尘中锌的同时富集铟于渣中。考察了微波功率、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间、液固比对烟尘中锌浸出率和铟富集率的影响。结果表明,在初始硫酸浓度65 g/L、浸出时间10 min、浸出温度65 ℃、液固比4 mL/g、微波功率600 W的条件下,锌的浸出率为80.31%,铟的富集率为42.23%,终点pH维持在5.1,铁几乎不被溶出。本方法实现了氧化锌烟尘中锌与铟的有效分离,并成功富集了铟,为后续铟的高效回收提供有利保障。
  • 洪汛海,文明,王储,郭靖
    摘要:
    目前铌资源的研究大多处于常规加热阶段,因为能耗高、冷中心等问题无法广泛推广。微波加热技术是一种新型加热技术,可以有效避免冷中心等问题。借助微波马弗炉将铌精矿碳热还原反应与微波加热相结合,探究还原温度、配碳比及保温时间对铌精矿金属化率的影响,以及金属颗粒的成长行为。研究结果表明,微波加热在碳热还原反应中优于常规加热,在微波加热下,还原温度为1 100 ℃、保温30 min、配碳比为1时,金属化率达到94.84%;1 000 ℃时NbC开始生成,1 100 ℃时铌钛产物主要为(Ti,Nb)C,1 300 ℃时,钛的产物主要以TiC形式存在。
  • 王储,文明,洪汛海,郭靖
    摘要:
    利用高能球磨机和微波烧结炉研究机械活化对Nb2O5微波碳热还原的影响,对不同球磨时间、不同加热温度下Nb2O5的还原情况进行分析。使用电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和失重率等手段研究了Nb2O5的还原情况和微观组织形貌。结果表明,在相同的烧结温度下,Nb2O5的失重率随球磨时间的延长而增加;在球磨20 h,1 200 ℃微波烧结时,可将大部分Nb2O5还原成NbC,并在球磨30 h,1 400 ℃微波烧结时,成功制得金属铌。机械活化可以加快Nb2O5微波碳热还原的进程,降低反应温度。
  • 环境工程
  • 吴卫蔚,毛磊,胡慧兰,甘文军
    摘要:
    以麦秆为原料,利用不同铁改性剂(Fe3+、Fe2+、Fe2+/Fe3+、Fe0)制得4种磁性生物炭,用于六价铬离子吸附。通过比表面积与孔径分布、FTIR、XPS、XRD和VSM等表征分析,结合吸附等温线和吸附动力学过程研究表明,Fe2+能更有效地提高生物炭磁性,Fe2+和Fe3+改性生物炭比饱和磁化强度分别为11、2.45 A?m2/kg。Fe3+和Fe2+参与改性均使得生物炭吸附性有所提升,而Fe0改性使生物炭吸附性变弱,Fe2+/Fe3+共同改性的生物炭吸附性最佳。Fe2 +/Fe3+改性生物炭比表面积达33.73 m2/g,在Cr(Ⅵ)初始浓度100 mg/L、生物炭用量4 g/L、pH=2、303 K条件下,对Cr(Ⅵ)的去除率达95.77%。Fe2+/Fe3+改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,表明Cr(Ⅵ)在其表面的吸附是吸附位点能量均匀的单分子层化学吸附。
  • 秦玲,关宇霆,晋刚,顾珀炜,粟海锋
    摘要:
    采用沉淀煅烧—水热法制备了负载二氧化锰的磁性蔗渣炭(MnO2@Fe3O4@SCBC),并通过XRD、FT-IR等对吸附剂进行表征,证明二氧化锰成功负载在Fe3O4@SCBC上。探究了吸附剂质量、初始溶液pH等对MnO2@Fe3O4@SCBC吸附Pb2+的影响,同时,比较研究了Fe3O4@SCBC和MnO2@Fe3O4@SCBC对Pb2+的吸附动力学和热力学。结果表明,在试验条件下,MnO2@Fe3O4@SCBC对Pb2+的吸附量明显优于Fe3O4@SCBC,吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。在吸附时间为10 h、吸附剂质量20 mg、Pb2+初始质量浓度100 mg/L、pH=5.0时,MnO2@Fe3O4@SCBC饱和吸附量为241.33 mg/g。经过10次吸附、脱附试验后,吸附剂仍具有良好的吸附活性及稳定的吸附容量。
  • 秦欢欢,陈益平,高柏,孙占学
    摘要:
    利用拉萨河中下游和堆龙曲支流16个采样点水样,采用ICP-MS测量水样中的232Th含量,获得了研究区水体中232Th分布特征与所致内照射剂量。结果表明,拉萨河水体中232Th含量低于全国地表水平均含量和世卫组织规定的饮用水标准,但高于长江流域诸河与额尔齐斯河。232Th含量在中游沿程先降后升,在下游波动变化,在堆龙曲支流沿程下降,同时232Th含量随纬度的增大和经度的减小而上升。232Th与Cl-有一定的同源性,与Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-及TDS有一定的异源性,说明拉萨河周边碎屑岩颗粒在高温高压、风化等作用下由补给水流向河流输送了232Th和Cl-。拉萨河流域居民由饮水途径所摄入的放射性核素232Th所致的内照射待累积剂量当量平均值低于世卫组织推荐的参考值,说明拉萨河河水的放射性水平是安全的,不会对饮用拉萨河河水的居民和动物造成健康危害。
  • 胡岩,魏军,于显池,李春雷,赵洪华
    摘要:
    为满足环保排放标准,降低冶炼机组脱硫成本,针对冶炼企业存在的烧结烟气污染问题,对传统石灰石—石膏湿法脱硫工艺,设计了自动喷氨和燃烧加热技术,对脱硫反应环节和热风炉燃烧供热过程进行建模,预测并控制烟气出口SO2的浓度和反应器温度,将干扰因素的扰动降至最低水平。国内多个冶炼企业改造后的实际运行结果表明,所提出的基于模型预测的智慧化控制系统的应用,使得每年氨水节约成本10万元,煤气节省120万元,生产效率提高25%,当设备入口烟气中SO2的平均浓度为422.43 mg/m3(标准状态)时,出口烟气中污染物的浓度分别低于28 mg/m3,能够满足预期的排放要求,喷氨系统的控制效果得到了改善。
  • 冶金史
  • 刘瑞,黄全胜
    摘要:
    铜山利国古代冶炼遗址位于江苏省徐州市铜山区利国镇中心的珍珠泉附近,对两处遗址进行田野调查并获取炉渣、矿石等冶金遗存。采用X射线荧光光谱仪分析(EDX)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金(矿)相观察等科学试验方法,对17个炉渣等样品进行检测分析,结合炉渣的化学成分与显微组织探讨该遗址的冶炼性质与技术特征。试验结果表明,其中一处遗址为冶铁遗址,技术类型为生铁冶炼,炼铁渣属于硅钙铝系高钙炉渣;另一处遗址有高铁炉渣遗存,综合判断很可能是生铁炒钢炉渣。

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