2023年第8期目录
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    重有色金属
  • 刘思洋,潘志刚,王伟,谢锋
    摘要:
    研究了甲基磺酸体系中同槽电解沉积制备铅和二氧化铅的工艺,考察了槽电压、温度、铅离子浓度、游离酸浓度对阴、阳极电流效率、电耗和二氧化铅晶型比例的影响。结果表明,当电解槽电压从2.1 V提高到2.3 V时,阴极和阳极电流效率均升高,进一步提高槽电压将降低电流效率,当电解温度高于25 ℃时,阴、阳极电流效率均随电解温度的升高而逐渐降低,甲基磺酸铅浓度和游离酸浓度对电流效率的影响较小。在槽电压2.3 V、电解温度15 ℃、甲基磺酸铅浓度0.5 mol/L、游离酸浓度0.2 mol/L条件下,阴极电流效率为98.63%,阳极电流效率为90.11%,每消耗1 MWh电能可获得1.66 t精铅和1.75 t二氧化铅。阴极产物精铅表面平整致密,阳极产物二氧化铅以β-PbO2为主,α-PbO2的占比随着槽电压、温度、甲基磺酸浓度的升高而增加,随着铅离子浓度的升高而减少。
  • 刘磊,路殿坤,谢锋,郜伟,张坤坤
    摘要:
    以模拟脱除铜镉后的中性浸出液为原料液,在50~90 ℃的温度范围内研究了温度、时间、Cu2+、Sb3+对锌粉置换除钴的影响,并采用锌片电极在上述溶液中进行了开路电位的测试和阻抗研究。结果表明,金属锌置换除钴离子因其析出过电位较高而受到抑制,加入Cu2+和Sb3+对Co2+的置换都具有催化作用。Cu2+催化速度快,但是除钴效果不稳定;Sb3+催化时除钴速度仍然较慢,但是置换出来的钴能够稳定存在;当使用Cu2+、Sb3+联合催化时,钴的脱除速度更快、脱除效果更加稳定。电化学测试结果显示,Cu2+能催化H+在金属锌上的析出,Sb3+会延缓催化H+在金属锌上的析出。电化学阻抗研究发现,50 ℃时,Sb3+对锌置换除Co2+的阻抗具有轻微的降低作用,而Cu2+对锌置换除Co2+的阻抗具有显著的降低作用,当联合使用Cu2++Sb3+时,锌置换除Co2+的阻抗大幅度下降。
  • 罗伟恢,边亮,宋绵新,罗伟格,聂嘉男,杨敬杰,张娇,张金梅,张琴,张鹏,解鑫
    摘要:
    针对某烧结锰矿,主要研究有机酸和无机酸快速回收其中的各种元素。探讨在常温下乙酸、草酸、柠檬酸、盐酸、硫酸对Mn、Si、Ca、Mg、Fe的浸出效果。试验发现5 g锰矿、液固比50 mL/g、2.50 mol/L草酸投加10 mL的浸出效果最佳,Mn、Si、Mg浸出率分别为52.01%、66.53%和77.84%,原因是草酸酸性较强且对各元素具有络合作用。为提高Si的浸出率以获得可溶性硅,5 g锰矿在250 mL的0.50 mol/L草酸溶液中反应1 h,上清液中添加碳酸氢铵可获得固体可溶性硅,该可溶性硅的有效硅含量为61.86%,该结果可为制硅工艺提供有效参考。最后对各酸与各元素之间的吸附能和电子转移量进行了计算模拟。
  • 周文隽,蒋训雄
    摘要:
    采用碳还原焙烧—水浸法从废旧三元锂离子正极材料中优先选择性提Li,通过热力学分析,结合XRD、ICP等检测手段,研究了焙烧温度、焙烧时间、配碳量对Li浸出率的影响。结果表明,可以通过碳还原焙烧—水浸法优先提取三元锂离子正极材料中的Li,焙砂中Li以Li2CO3形式存在,在焙烧温度750 ℃、焙烧时间1 h,配碳量20%的条件下,Li浸出率达到97.85%,实现了优先选择性提Li。
  • 张学东,王海北,刘三平,郑朝振,秦树辰,邓超群,周起帆,王玉芳
    摘要:
    为了更高效地从粗制氢氧化镍钴中浸出镍、钴,采用两段浸出工艺,以瑞木粗制氢氧化镍钴为原料浸出镍、钴,考察一段浸出pH、温度、浸出时间,以及二段浸出硫酸加入量和时间对镍、钴、锰浸出效果的影响。研究得出:在一段浸出温度70 ℃,pH=2.0~2.5,浸出时间1.5 h,二段浸出硫酸加入量为一段硫酸加入量的50%~70%的条件下,镍、钴浸出效果最好,分别可以达到100%和98.99%,锰的浸出率可以抑制在36.82%,此时渣率为5.32%,渣中钴和锰元素含量分别为0.71%和55.55%,两段总的酸耗在760 kg/t左右。根据小试条件进行300 kg/d连续扩大试验,结果可以达到小试的浸出效果。
  • 轻有色金属
  • 葛竺艳,邓博纳,姚雨琦,张海波,王鹏飞,阮耀阳,张汉泉
    摘要:
    赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体残渣,也是一种低品位含铝资源,但因其SiO2含量高、铝硅比低,难以直接通过碱浸回收Al2O3。以赤泥钠化还原焙烧—磁选后所得非磁性物为原料,磷酸为浸出剂,实现了硅的选择性浸出及铝、硅之间的有效分离,为后续氧化铝的提取创造了有利条件。在磷酸浓度1 mol/L、液固比15 mL/g、浸出温度50 ℃、浸出时间60 min的条件下,SiO2的浸出率达82%,浸出渣铝硅比为4.4,较非磁性物提高了2倍左右,实现了铝、硅之间的较好分离。磷酸浸出渣再碱浸,采取35% NaOH溶液,浸出温度260 ℃,Al2O3的浸出率从未脱硅前的69%增大至93%。磷酸选择性浸出非磁性物中硅的原因是铝硅酸盐矿物中含硅组分溶解在酸溶液中,而含铝组分与磷酸反应转变成了"AlPO4 " 不溶性沉淀。
  • 张阳,张亚楠,方斌,梁贵生,王俊青
    摘要:
    铝电解槽的电能消耗量与平均电压和电流效率两个因素有关,降低槽电压或者提高电流效率,可降低铝电解槽直流电耗。通过系统测试系列电解槽电压平衡、能量平衡、电流效率,深入挖掘分析,提出了节能降耗技术措施。通过2台试验槽工业试验表明,试验槽平均电压3.819 V,电流效率92.89%,吨铝直流电耗12 251 kWh。与系列电解槽相比,平均电压降低99 mV,电流效率提高1个百分点,吨铝直流电耗降低455 kWh,节能效果显著。
  • 稀贵金属
  • 杨诗琪,刘金辉,阳奕汉,李鹏,张传飞,李光辉,徐奇,陈婷
    摘要:
    CO2+O2地浸工艺是我国第三代铀矿采冶技术,地浸过程中溶浸液与含矿层矿物反应后,在将铀从矿石中浸出的同时,由于地下水矿化度增高又会产生化学沉淀,导致含矿层堵塞。CaCO3沉淀是CO2+O2地浸采铀过程中含矿层堵塞的重要原因。根据内蒙古纳岭沟铀矿CO2+O2浸铀过程中浸出液化学成分数据,通过水文地球化学模拟,对含矿层堵塞的水文地球化学条件进行了系统研究。结果表明,CaCO3沉淀是造成CO2+O2地浸中含矿层化学堵塞的重要原因。当溶浸液pH>6.5时,CaCO3将发生沉淀,溶浸液的pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度是影响CaCO3沉淀的主要因素,过高的pH与HCO3-浓度、Ca2+浓度都会造成CaCO3沉淀的产生。根据模拟结果获得了不产生CaCO3沉淀条件下pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度三者之间的关系,并由此认为,维持溶浸液较低的Ca2+浓度与较低的pH是预防与缓解CaCO3沉淀堵塞的有效途径。
  • 唐鸿鹄,刘丙建,王翠,李丽君,张臻悦
    摘要:
    锗作为高科技新兴产业的高价值稀散元素,已被众多国家列为战略性关键矿产资源,而煤及其副产物中锗资源的提取利用也已成为了行业研究的热点。总结了煤中锗的富集模式与赋存状态,系统分析了煤及其副产物中锗资源的提取利用技术的现状,对比了现有技术的优势与不足,并初步分析了目前研究的难点和未来的发展方向,以期为煤及其副产物中锗的高效提取利用和综合利用奠定基础。
  • 张琴,边亮,宋绵新,聂嘉男,张金梅,张鹏,解鑫,张娇,杨敏,罗伟恢
    摘要:
    随着社会的发展对碲需求量日益增加,低品位大水沟碲矿的开发利用受到了日益关注。利用草酸在常压下对大水沟碲矿进行溶解研究。结果表明,在草酸浓度0.25 mol/L、液固比15︰1、反应时间15 d的条件下,草酸对Fe、Mg、Ca、Al和Si的溶解量分别为662、187、610、686、64 mg/L,而Te富集到滤渣中。各矿相溶解的先后顺序为:白云石>磁黄铁矿>碲铋矿。结合计算模拟草酸与白云石、磁黄铁矿和碲铋矿之间的结合方式和电子转移机制,表明草酸通过其氢原子的酸解作用和氧原子的络合作用吸附于矿物表面,并且其电子从草酸向白云石表面转移,而磁黄铁矿和碲铋矿相反。
  • 材料与设备
  • 郑波,刘雯雯,任权兵,赖华生,冯兰,皮雄,李荣华,钟鸣,林昊
    摘要:
    采用真空熔炼法制备了不同Mn含量的A2B7型LaY2Ni10.2—xMnxAl0.3 (x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)储氢合金。通过物相性能测试、气态储氢性能测试和电化学充放电循环性能测试等方法,系统研究了B侧Mn元素部分替代Ni元素对合金相结构和性能的影响。结果表明:制备的合金为多相结构,其中,主相为Ce2Ni7,副相为Gd2Co7、PuNi3和LaNi5。随着Mn含量的增加,Ce2Ni7相含量先增大后减小。当x=0.3时,LaY2Ni9.9Mn0.3Al0.3合金有最大吸氢量,为1.132%。经过150次充放电循环,x=0.3时,合金的容量保持率最高,为58.0%。
  • 唐运周,龙锦中,黄斌斌
    摘要:
    电致变色功能引入超级电容器时可以通过颜色变化防止其过度充电。通过化学氧化聚合成功制备了一种基于钛酸钡和聚噻吩(PEDOT)的电致变色超级电容器电极材料。该电极材料显示出核壳纳米结构,具有115.3 F/g的高电容值,并且在1 500次循环后能保留93.0%。此外,由于PEDOT自身的电致变色特性,得到的复合电极在充放电过程中会发生颜色的变化,充放电前后具有52.9%的光学调制,进而以可观测的方式直观展示当前能量存储水平。
  • 杜昌运,任浏祎,叶子乾,焦吴极,樊晨宇
    摘要:
    白云母经磨矿后产生铁质污染,严重影响产品质量。引入二氧化硫脲作为白云母除铁增白的还原剂,并系统研究了化学浸出除铁和氧化还原除铁对白云母粉白度的影响。在浸出剂为9%的草酸溶液、液固比3︰1、浸出温度80 ℃、浸出时间40 min的条件下,可以得到白度为70.300%的白云母产品。然后经过氧化剂NaClO溶液氧化,并在还原剂用量6%、pH=12、还原温度60 ℃、还原时间15 min的条件下,得到白度为76.114%的白云母产品,达到了大多数高端产品对白云母粉白度为75.000%的要求。
  • 环境工程
  • 孙留根,蒋开喜,谢锋,张正阳,汤集刚,米建国,侯剑锋,白云龙,韩路洋
    摘要:
    氰化尾渣具有产生量大、回收利用难、危害性大、回收价值高等综合性特点,不同来源的氰化尾渣具有不同的元素赋存状态,因此需要采用不同的处理技术。探究了焙烧氰化尾渣的物相组成,水不溶相主要为铁的氧化物、氧化不完全的硫化物和部分硫化物形成的复合锍粒;水溶相为含量约7%的钠-钙的硫酸盐。研究了金铁溶解相关性,发现尾渣中的多孔赤铁矿结构包裹了金,王水溶出过程中,金铁浸出率具有基本相似的趋势,因此,采用还原焙烧-氰化处理方案,在焦炭用量7%、焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h,浸出矿浆浓度25%,矿浆pH为10.5,氰化钠浓度8‰,浸出时间24 h的条件下,金的渣计浸出率为76.43%。
  • 龚雪刚,张云芝,孙伟,吴亮亮,李昊
    摘要:
    为系统了解北京地区农用地土壤重金属污染状况,通过检索收集2000年以来北京地区农用地土壤重金属污染相关研究文献数据,并结合空间分析、地累积指数法和人体健康风险评价等方法对其分布规律、污染状况和健康风险进行研究。结果表明,北京地区农用地土壤中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)平均含量均低于筛选值,但大部点位的重金属含量已超背景值且存在明显的空间变异。地累积指数污染评价显示区域土壤Hg和Cr地累积风险最大,其污染点位占比分别达82%和67%,其余重金属累积污染风险较低。不同暴露途径下,各单一重金属或复合作用导致的非致癌和致癌风险均为可接受水平。但相较于其他重金属而言,土壤As的潜在致癌和非致癌风险最大,建议相关部门加强区域土壤As的监测与管控治理,以期实现区域农业活动可持续绿色安全生产。
  • 马婷婷,李冠超,阙泽胜,孙功明,胡颖,杨波,林敏
    摘要:
    土壤中天然放射性核素含量调查是土壤污染防治的基础。选取广东省珠江流域某水系,基于GIS技术和放化方法,应用γ辐射剂量率、等效镭比活度、外照射指数和年有效剂量率指标评价了土壤环境放射性水平,最后应用地累积指数法、单因子指数法和内梅罗综合指数法进行了土壤放射性健康风险评价。结果表明:1)研究区土壤中放射性核素238U、226Ra、232Th、40K、137Cs和210Pb含量均值分别为73.31、68.62、103.48、535.12、0.74、60.75 Bq/kg(干),与全省范围水平总体水平相当。2)研究区土壤中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K、137Cs、210Pb的背景值和异常阈值分别为(27.50,111.55)、(40.46,134.7)、(26.98,103.95)、(232.61,904.00)、(0.43,0.7)、(25.14,98.35) Bq/kg(干)。3)土壤环境放射性水平指标D、Raeq、Hex和AEDR的均值分别为118.68±54.26 nGy/h、257.8±122.91Bq/kg、0.70±0.33、145.55±66.54 μSv/a。4)地累积指数法和单因子指数法测算研究区土壤中放射性核素污染等级均为轻度污染,但内梅罗综合指数法测算结果偏高,污染等级为重度污染。
  • 李龙祥,周仲魁,张益硕,孙占学
    摘要:
    随着我国核工业的快速发展,铀资源的开采量不断增加,由此带来铀尾矿的大量堆积,导致铀及其化合物在周围生态环境中的含量迅速增加,对环境造成污染。因此,如何安全、高效治理铀污染环境,已成为亟需解决的环境科学与工程问题。传统针对铀污染环境的修复技术多采用物理、化学等方法,但这些修复技术具有成本高、易造成环境二次污染的局限性,而微生物修复技术的出现,可为铀污染环境的修复提供一种绿色、经济、稳定及可持续的修复方法。首先介绍了铀在环境中的危害,详细阐述了铀污染环境微生物修复技术的机制,并分析了其修复铀污染环境的影响因素,最后指出了铀污染环境微生物修复技术目前存在的问题,并对其进行了展望。
  • 朱方旭,程绍鹃,熊震宇,刘江浩
    摘要:
    采用异位固化/稳定化技术对某工业园废弃遗留地块重金属污染土壤进行土壤重金属修复。具体工艺为“废渣/土壤+水泥+石灰+稳定剂(氯化铁)”。污染土壤修复流程为:拆除修复地块硬化地坪;清挖污染土壤,转运至地块内遗留车间进行暂存及修复,分批次进行固化/稳定化处理;利用修复土壤,通过养护、检验等手段将处理达标的土壤外运用于工业用地或路基填埋。修复后土壤样品的浸出液pH检测最大值为8.56,Cu、Pb、Zn、Cd、As、Ni、Be、Sb、Co检测最大值分别0.004 4、0.009 0、0.998 9、0.003 4、0.032 0、0.005 2、0.000 4、0.009 0、0.020 9 mg/L,达到各重金属修复标准限值。
  • 吴权佳,王铎,叶涛,王江蒙,李向东
    摘要:
    以剩余污泥裂解灰为主要原材料,按照剩余污泥裂解灰︰膨润土︰淀粉为6︰3︰1的比例混合,经过造粒、熟化、干燥,最后于1 050 ℃氮气气氛下煅烧60 min制备多孔陶瓷颗粒。采用SEM-EDS、XRD表征陶粒吸附酸性矿山废水中Zn2+、Cu2+、Pb2+前后的微观形貌、元素变化及晶体结构。结果表明,所制备陶粒表面粗糙,具有大量孔隙结构。当陶粒投加量为3 g,初始pH=3.2,反应时间24 h时,制备的剩余污泥裂解灰陶粒对于Zn2+、Cu2+、Pb2+ 去除率分别达到99.2 0%、85.1 0%、96.27%。初始pH为中性时陶粒吸附效果优于酸性条件。陶粒对于Cu2+、Pb2+的吸附过程符合准二级动力学模型,以离子交换为主;对于Zn2+,准一级与准二级动力学模型均能较好拟合,物理吸附与化学吸附发挥同等重要作用。陶粒吸附过程均符合Freundlich等温模型,对于Cu2+的吸附主要发生在非均相活性位点,对于Zn2+和Pb2+的吸附既可以发生在均相单层也可以发生在非均相活性位点。利用剩余污泥裂解灰制备多孔陶瓷颗粒,不仅可以用于酸性矿山废水中处理重金属离子,还能解决污泥处置的问题,达到以废治污的目的。
  • 王靖文,曹斐姝,唐万鹏,谢冬燕,颜德鹏,陈建平,陈俊先,刘松豪,林宏飞
    摘要:
    针对高浓度Sb、As复合污染土壤的草酸淋洗废液,研究了分步连续沉淀法回收草酸并同步净化淋洗废液的处理效果。结果表明,向淋洗废液中添加钙盐进行分步连续沉淀,当pH控制在1.4时,淋洗废液中草酸回收率为35.54%,且回收的草酸对高浓度Sb、As污染土壤的淋洗效率分别为38.39%和55.54%;当pH增加至8~9时,废液中Sb、As的去除率达99%以上。净化回收过程产生的废渣中Cd、As、Sb等重金属浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中相关限值。因此,分步连续沉淀法能在净化淋洗废液过程中同步回收淋洗剂,从而降低土壤淋洗技术的综合处理成本,减少二次污染风险,为污染土壤淋洗废液的净化处理和淋洗剂回收提供理论参考。
  • 李荆瑜,孙占学,刘亚洁,周仲魁,蔡森火,李龙祥,张益硕
    摘要:
    为了从不同环境中筛选得到反硝化能力强的菌株,研究碳源、温度、pH、C/N和铀浓度对菌株脱氮作用的影响,在最佳条件下得到菌株的生长曲线。结果表明:筛选得到了3株高效的反硝化细菌,菌株YWSY21在以无水乙酸钠为最佳碳源时,硝酸盐氮去除率达到97.11%,菌株4和5以柠檬酸钠为最佳碳源时对硝酸盐氮的去除率大于95%。Klebsiella variicola strain 21在温度26.31 ℃、pH=5.74、C/N=12.95最佳条件下,硝酸盐氮去除率为90.77%;Pseudomonas nitroreducens strain 4在温度25.39 ℃、pH=5.90,C/N=10.16最佳条件下,硝酸盐氮去除率为89.27%。菌株5在5种铀浓度下,NO3--N的去除率均大于85%。在最佳生长条件时,菌株4最优脱氮条件下的生长曲线具有较高的生长活性。为铀矿山硝酸盐废水的生物修复提供了菌源保障。
    重有色金属
  • 刘思洋,潘志刚,王伟,谢锋
    摘要:
    研究了甲基磺酸体系中同槽电解沉积制备铅和二氧化铅的工艺,考察了槽电压、温度、铅离子浓度、游离酸浓度对阴、阳极电流效率、电耗和二氧化铅晶型比例的影响。结果表明,当电解槽电压从2.1 V提高到2.3 V时,阴极和阳极电流效率均升高,进一步提高槽电压将降低电流效率,当电解温度高于25 ℃时,阴、阳极电流效率均随电解温度的升高而逐渐降低,甲基磺酸铅浓度和游离酸浓度对电流效率的影响较小。在槽电压2.3 V、电解温度15 ℃、甲基磺酸铅浓度0.5 mol/L、游离酸浓度0.2 mol/L条件下,阴极电流效率为98.63%,阳极电流效率为90.11%,每消耗1 MWh电能可获得1.66 t精铅和1.75 t二氧化铅。阴极产物精铅表面平整致密,阳极产物二氧化铅以β-PbO2为主,α-PbO2的占比随着槽电压、温度、甲基磺酸浓度的升高而增加,随着铅离子浓度的升高而减少。
  • 刘磊,路殿坤,谢锋,郜伟,张坤坤
    摘要:
    以模拟脱除铜镉后的中性浸出液为原料液,在50~90 ℃的温度范围内研究了温度、时间、Cu2+、Sb3+对锌粉置换除钴的影响,并采用锌片电极在上述溶液中进行了开路电位的测试和阻抗研究。结果表明,金属锌置换除钴离子因其析出过电位较高而受到抑制,加入Cu2+和Sb3+对Co2+的置换都具有催化作用。Cu2+催化速度快,但是除钴效果不稳定;Sb3+催化时除钴速度仍然较慢,但是置换出来的钴能够稳定存在;当使用Cu2+、Sb3+联合催化时,钴的脱除速度更快、脱除效果更加稳定。电化学测试结果显示,Cu2+能催化H+在金属锌上的析出,Sb3+会延缓催化H+在金属锌上的析出。电化学阻抗研究发现,50 ℃时,Sb3+对锌置换除Co2+的阻抗具有轻微的降低作用,而Cu2+对锌置换除Co2+的阻抗具有显著的降低作用,当联合使用Cu2++Sb3+时,锌置换除Co2+的阻抗大幅度下降。
  • 罗伟恢,边亮,宋绵新,罗伟格,聂嘉男,杨敬杰,张娇,张金梅,张琴,张鹏,解鑫
    摘要:
    针对某烧结锰矿,主要研究有机酸和无机酸快速回收其中的各种元素。探讨在常温下乙酸、草酸、柠檬酸、盐酸、硫酸对Mn、Si、Ca、Mg、Fe的浸出效果。试验发现5 g锰矿、液固比50 mL/g、2.50 mol/L草酸投加10 mL的浸出效果最佳,Mn、Si、Mg浸出率分别为52.01%、66.53%和77.84%,原因是草酸酸性较强且对各元素具有络合作用。为提高Si的浸出率以获得可溶性硅,5 g锰矿在250 mL的0.50 mol/L草酸溶液中反应1 h,上清液中添加碳酸氢铵可获得固体可溶性硅,该可溶性硅的有效硅含量为61.86%,该结果可为制硅工艺提供有效参考。最后对各酸与各元素之间的吸附能和电子转移量进行了计算模拟。
  • 周文隽,蒋训雄
    摘要:
    采用碳还原焙烧—水浸法从废旧三元锂离子正极材料中优先选择性提Li,通过热力学分析,结合XRD、ICP等检测手段,研究了焙烧温度、焙烧时间、配碳量对Li浸出率的影响。结果表明,可以通过碳还原焙烧—水浸法优先提取三元锂离子正极材料中的Li,焙砂中Li以Li2CO3形式存在,在焙烧温度750 ℃、焙烧时间1 h,配碳量20%的条件下,Li浸出率达到97.85%,实现了优先选择性提Li。
  • 张学东,王海北,刘三平,郑朝振,秦树辰,邓超群,周起帆,王玉芳
    摘要:
    为了更高效地从粗制氢氧化镍钴中浸出镍、钴,采用两段浸出工艺,以瑞木粗制氢氧化镍钴为原料浸出镍、钴,考察一段浸出pH、温度、浸出时间,以及二段浸出硫酸加入量和时间对镍、钴、锰浸出效果的影响。研究得出:在一段浸出温度70 ℃,pH=2.0~2.5,浸出时间1.5 h,二段浸出硫酸加入量为一段硫酸加入量的50%~70%的条件下,镍、钴浸出效果最好,分别可以达到100%和98.99%,锰的浸出率可以抑制在36.82%,此时渣率为5.32%,渣中钴和锰元素含量分别为0.71%和55.55%,两段总的酸耗在760 kg/t左右。根据小试条件进行300 kg/d连续扩大试验,结果可以达到小试的浸出效果。
  • 轻有色金属
  • 葛竺艳,邓博纳,姚雨琦,张海波,王鹏飞,阮耀阳,张汉泉
    摘要:
    赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体残渣,也是一种低品位含铝资源,但因其SiO2含量高、铝硅比低,难以直接通过碱浸回收Al2O3。以赤泥钠化还原焙烧—磁选后所得非磁性物为原料,磷酸为浸出剂,实现了硅的选择性浸出及铝、硅之间的有效分离,为后续氧化铝的提取创造了有利条件。在磷酸浓度1 mol/L、液固比15 mL/g、浸出温度50 ℃、浸出时间60 min的条件下,SiO2的浸出率达82%,浸出渣铝硅比为4.4,较非磁性物提高了2倍左右,实现了铝、硅之间的较好分离。磷酸浸出渣再碱浸,采取35% NaOH溶液,浸出温度260 ℃,Al2O3的浸出率从未脱硅前的69%增大至93%。磷酸选择性浸出非磁性物中硅的原因是铝硅酸盐矿物中含硅组分溶解在酸溶液中,而含铝组分与磷酸反应转变成了"AlPO4 " 不溶性沉淀。
  • 张阳,张亚楠,方斌,梁贵生,王俊青
    摘要:
    铝电解槽的电能消耗量与平均电压和电流效率两个因素有关,降低槽电压或者提高电流效率,可降低铝电解槽直流电耗。通过系统测试系列电解槽电压平衡、能量平衡、电流效率,深入挖掘分析,提出了节能降耗技术措施。通过2台试验槽工业试验表明,试验槽平均电压3.819 V,电流效率92.89%,吨铝直流电耗12 251 kWh。与系列电解槽相比,平均电压降低99 mV,电流效率提高1个百分点,吨铝直流电耗降低455 kWh,节能效果显著。
  • 稀贵金属
  • 杨诗琪,刘金辉,阳奕汉,李鹏,张传飞,李光辉,徐奇,陈婷
    摘要:
    CO2+O2地浸工艺是我国第三代铀矿采冶技术,地浸过程中溶浸液与含矿层矿物反应后,在将铀从矿石中浸出的同时,由于地下水矿化度增高又会产生化学沉淀,导致含矿层堵塞。CaCO3沉淀是CO2+O2地浸采铀过程中含矿层堵塞的重要原因。根据内蒙古纳岭沟铀矿CO2+O2浸铀过程中浸出液化学成分数据,通过水文地球化学模拟,对含矿层堵塞的水文地球化学条件进行了系统研究。结果表明,CaCO3沉淀是造成CO2+O2地浸中含矿层化学堵塞的重要原因。当溶浸液pH>6.5时,CaCO3将发生沉淀,溶浸液的pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度是影响CaCO3沉淀的主要因素,过高的pH与HCO3-浓度、Ca2+浓度都会造成CaCO3沉淀的产生。根据模拟结果获得了不产生CaCO3沉淀条件下pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度三者之间的关系,并由此认为,维持溶浸液较低的Ca2+浓度与较低的pH是预防与缓解CaCO3沉淀堵塞的有效途径。
  • 唐鸿鹄,刘丙建,王翠,李丽君,张臻悦
    摘要:
    锗作为高科技新兴产业的高价值稀散元素,已被众多国家列为战略性关键矿产资源,而煤及其副产物中锗资源的提取利用也已成为了行业研究的热点。总结了煤中锗的富集模式与赋存状态,系统分析了煤及其副产物中锗资源的提取利用技术的现状,对比了现有技术的优势与不足,并初步分析了目前研究的难点和未来的发展方向,以期为煤及其副产物中锗的高效提取利用和综合利用奠定基础。
  • 张琴,边亮,宋绵新,聂嘉男,张金梅,张鹏,解鑫,张娇,杨敏,罗伟恢
    摘要:
    随着社会的发展对碲需求量日益增加,低品位大水沟碲矿的开发利用受到了日益关注。利用草酸在常压下对大水沟碲矿进行溶解研究。结果表明,在草酸浓度0.25 mol/L、液固比15︰1、反应时间15 d的条件下,草酸对Fe、Mg、Ca、Al和Si的溶解量分别为662、187、610、686、64 mg/L,而Te富集到滤渣中。各矿相溶解的先后顺序为:白云石>磁黄铁矿>碲铋矿。结合计算模拟草酸与白云石、磁黄铁矿和碲铋矿之间的结合方式和电子转移机制,表明草酸通过其氢原子的酸解作用和氧原子的络合作用吸附于矿物表面,并且其电子从草酸向白云石表面转移,而磁黄铁矿和碲铋矿相反。
  • 材料与设备
  • 郑波,刘雯雯,任权兵,赖华生,冯兰,皮雄,李荣华,钟鸣,林昊
    摘要:
    采用真空熔炼法制备了不同Mn含量的A2B7型LaY2Ni10.2—xMnxAl0.3 (x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)储氢合金。通过物相性能测试、气态储氢性能测试和电化学充放电循环性能测试等方法,系统研究了B侧Mn元素部分替代Ni元素对合金相结构和性能的影响。结果表明:制备的合金为多相结构,其中,主相为Ce2Ni7,副相为Gd2Co7、PuNi3和LaNi5。随着Mn含量的增加,Ce2Ni7相含量先增大后减小。当x=0.3时,LaY2Ni9.9Mn0.3Al0.3合金有最大吸氢量,为1.132%。经过150次充放电循环,x=0.3时,合金的容量保持率最高,为58.0%。
  • 唐运周,龙锦中,黄斌斌
    摘要:
    电致变色功能引入超级电容器时可以通过颜色变化防止其过度充电。通过化学氧化聚合成功制备了一种基于钛酸钡和聚噻吩(PEDOT)的电致变色超级电容器电极材料。该电极材料显示出核壳纳米结构,具有115.3 F/g的高电容值,并且在1 500次循环后能保留93.0%。此外,由于PEDOT自身的电致变色特性,得到的复合电极在充放电过程中会发生颜色的变化,充放电前后具有52.9%的光学调制,进而以可观测的方式直观展示当前能量存储水平。
  • 杜昌运,任浏祎,叶子乾,焦吴极,樊晨宇
    摘要:
    白云母经磨矿后产生铁质污染,严重影响产品质量。引入二氧化硫脲作为白云母除铁增白的还原剂,并系统研究了化学浸出除铁和氧化还原除铁对白云母粉白度的影响。在浸出剂为9%的草酸溶液、液固比3︰1、浸出温度80 ℃、浸出时间40 min的条件下,可以得到白度为70.300%的白云母产品。然后经过氧化剂NaClO溶液氧化,并在还原剂用量6%、pH=12、还原温度60 ℃、还原时间15 min的条件下,得到白度为76.114%的白云母产品,达到了大多数高端产品对白云母粉白度为75.000%的要求。
  • 环境工程
  • 孙留根,蒋开喜,谢锋,张正阳,汤集刚,米建国,侯剑锋,白云龙,韩路洋
    摘要:
    氰化尾渣具有产生量大、回收利用难、危害性大、回收价值高等综合性特点,不同来源的氰化尾渣具有不同的元素赋存状态,因此需要采用不同的处理技术。探究了焙烧氰化尾渣的物相组成,水不溶相主要为铁的氧化物、氧化不完全的硫化物和部分硫化物形成的复合锍粒;水溶相为含量约7%的钠-钙的硫酸盐。研究了金铁溶解相关性,发现尾渣中的多孔赤铁矿结构包裹了金,王水溶出过程中,金铁浸出率具有基本相似的趋势,因此,采用还原焙烧-氰化处理方案,在焦炭用量7%、焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h,浸出矿浆浓度25%,矿浆pH为10.5,氰化钠浓度8‰,浸出时间24 h的条件下,金的渣计浸出率为76.43%。
  • 龚雪刚,张云芝,孙伟,吴亮亮,李昊
    摘要:
    为系统了解北京地区农用地土壤重金属污染状况,通过检索收集2000年以来北京地区农用地土壤重金属污染相关研究文献数据,并结合空间分析、地累积指数法和人体健康风险评价等方法对其分布规律、污染状况和健康风险进行研究。结果表明,北京地区农用地土壤中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)平均含量均低于筛选值,但大部点位的重金属含量已超背景值且存在明显的空间变异。地累积指数污染评价显示区域土壤Hg和Cr地累积风险最大,其污染点位占比分别达82%和67%,其余重金属累积污染风险较低。不同暴露途径下,各单一重金属或复合作用导致的非致癌和致癌风险均为可接受水平。但相较于其他重金属而言,土壤As的潜在致癌和非致癌风险最大,建议相关部门加强区域土壤As的监测与管控治理,以期实现区域农业活动可持续绿色安全生产。
  • 马婷婷,李冠超,阙泽胜,孙功明,胡颖,杨波,林敏
    摘要:
    土壤中天然放射性核素含量调查是土壤污染防治的基础。选取广东省珠江流域某水系,基于GIS技术和放化方法,应用γ辐射剂量率、等效镭比活度、外照射指数和年有效剂量率指标评价了土壤环境放射性水平,最后应用地累积指数法、单因子指数法和内梅罗综合指数法进行了土壤放射性健康风险评价。结果表明:1)研究区土壤中放射性核素238U、226Ra、232Th、40K、137Cs和210Pb含量均值分别为73.31、68.62、103.48、535.12、0.74、60.75 Bq/kg(干),与全省范围水平总体水平相当。2)研究区土壤中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K、137Cs、210Pb的背景值和异常阈值分别为(27.50,111.55)、(40.46,134.7)、(26.98,103.95)、(232.61,904.00)、(0.43,0.7)、(25.14,98.35) Bq/kg(干)。3)土壤环境放射性水平指标D、Raeq、Hex和AEDR的均值分别为118.68±54.26 nGy/h、257.8±122.91Bq/kg、0.70±0.33、145.55±66.54 μSv/a。4)地累积指数法和单因子指数法测算研究区土壤中放射性核素污染等级均为轻度污染,但内梅罗综合指数法测算结果偏高,污染等级为重度污染。
  • 李龙祥,周仲魁,张益硕,孙占学
    摘要:
    随着我国核工业的快速发展,铀资源的开采量不断增加,由此带来铀尾矿的大量堆积,导致铀及其化合物在周围生态环境中的含量迅速增加,对环境造成污染。因此,如何安全、高效治理铀污染环境,已成为亟需解决的环境科学与工程问题。传统针对铀污染环境的修复技术多采用物理、化学等方法,但这些修复技术具有成本高、易造成环境二次污染的局限性,而微生物修复技术的出现,可为铀污染环境的修复提供一种绿色、经济、稳定及可持续的修复方法。首先介绍了铀在环境中的危害,详细阐述了铀污染环境微生物修复技术的机制,并分析了其修复铀污染环境的影响因素,最后指出了铀污染环境微生物修复技术目前存在的问题,并对其进行了展望。
  • 朱方旭,程绍鹃,熊震宇,刘江浩
    摘要:
    采用异位固化/稳定化技术对某工业园废弃遗留地块重金属污染土壤进行土壤重金属修复。具体工艺为“废渣/土壤+水泥+石灰+稳定剂(氯化铁)”。污染土壤修复流程为:拆除修复地块硬化地坪;清挖污染土壤,转运至地块内遗留车间进行暂存及修复,分批次进行固化/稳定化处理;利用修复土壤,通过养护、检验等手段将处理达标的土壤外运用于工业用地或路基填埋。修复后土壤样品的浸出液pH检测最大值为8.56,Cu、Pb、Zn、Cd、As、Ni、Be、Sb、Co检测最大值分别0.004 4、0.009 0、0.998 9、0.003 4、0.032 0、0.005 2、0.000 4、0.009 0、0.020 9 mg/L,达到各重金属修复标准限值。
  • 吴权佳,王铎,叶涛,王江蒙,李向东
    摘要:
    以剩余污泥裂解灰为主要原材料,按照剩余污泥裂解灰︰膨润土︰淀粉为6︰3︰1的比例混合,经过造粒、熟化、干燥,最后于1 050 ℃氮气气氛下煅烧60 min制备多孔陶瓷颗粒。采用SEM-EDS、XRD表征陶粒吸附酸性矿山废水中Zn2+、Cu2+、Pb2+前后的微观形貌、元素变化及晶体结构。结果表明,所制备陶粒表面粗糙,具有大量孔隙结构。当陶粒投加量为3 g,初始pH=3.2,反应时间24 h时,制备的剩余污泥裂解灰陶粒对于Zn2+、Cu2+、Pb2+ 去除率分别达到99.2 0%、85.1 0%、96.27%。初始pH为中性时陶粒吸附效果优于酸性条件。陶粒对于Cu2+、Pb2+的吸附过程符合准二级动力学模型,以离子交换为主;对于Zn2+,准一级与准二级动力学模型均能较好拟合,物理吸附与化学吸附发挥同等重要作用。陶粒吸附过程均符合Freundlich等温模型,对于Cu2+的吸附主要发生在非均相活性位点,对于Zn2+和Pb2+的吸附既可以发生在均相单层也可以发生在非均相活性位点。利用剩余污泥裂解灰制备多孔陶瓷颗粒,不仅可以用于酸性矿山废水中处理重金属离子,还能解决污泥处置的问题,达到以废治污的目的。
  • 王靖文,曹斐姝,唐万鹏,谢冬燕,颜德鹏,陈建平,陈俊先,刘松豪,林宏飞
    摘要:
    针对高浓度Sb、As复合污染土壤的草酸淋洗废液,研究了分步连续沉淀法回收草酸并同步净化淋洗废液的处理效果。结果表明,向淋洗废液中添加钙盐进行分步连续沉淀,当pH控制在1.4时,淋洗废液中草酸回收率为35.54%,且回收的草酸对高浓度Sb、As污染土壤的淋洗效率分别为38.39%和55.54%;当pH增加至8~9时,废液中Sb、As的去除率达99%以上。净化回收过程产生的废渣中Cd、As、Sb等重金属浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中相关限值。因此,分步连续沉淀法能在净化淋洗废液过程中同步回收淋洗剂,从而降低土壤淋洗技术的综合处理成本,减少二次污染风险,为污染土壤淋洗废液的净化处理和淋洗剂回收提供理论参考。
  • 李荆瑜,孙占学,刘亚洁,周仲魁,蔡森火,李龙祥,张益硕
    摘要:
    为了从不同环境中筛选得到反硝化能力强的菌株,研究碳源、温度、pH、C/N和铀浓度对菌株脱氮作用的影响,在最佳条件下得到菌株的生长曲线。结果表明:筛选得到了3株高效的反硝化细菌,菌株YWSY21在以无水乙酸钠为最佳碳源时,硝酸盐氮去除率达到97.11%,菌株4和5以柠檬酸钠为最佳碳源时对硝酸盐氮的去除率大于95%。Klebsiella variicola strain 21在温度26.31 ℃、pH=5.74、C/N=12.95最佳条件下,硝酸盐氮去除率为90.77%;Pseudomonas nitroreducens strain 4在温度25.39 ℃、pH=5.90,C/N=10.16最佳条件下,硝酸盐氮去除率为89.27%。菌株5在5种铀浓度下,NO3--N的去除率均大于85%。在最佳生长条件时,菌株4最优脱氮条件下的生长曲线具有较高的生长活性。为铀矿山硝酸盐废水的生物修复提供了菌源保障。
    重有色金属
  • 刘思洋,潘志刚,王伟,谢锋
    摘要:
    研究了甲基磺酸体系中同槽电解沉积制备铅和二氧化铅的工艺,考察了槽电压、温度、铅离子浓度、游离酸浓度对阴、阳极电流效率、电耗和二氧化铅晶型比例的影响。结果表明,当电解槽电压从2.1 V提高到2.3 V时,阴极和阳极电流效率均升高,进一步提高槽电压将降低电流效率,当电解温度高于25 ℃时,阴、阳极电流效率均随电解温度的升高而逐渐降低,甲基磺酸铅浓度和游离酸浓度对电流效率的影响较小。在槽电压2.3 V、电解温度15 ℃、甲基磺酸铅浓度0.5 mol/L、游离酸浓度0.2 mol/L条件下,阴极电流效率为98.63%,阳极电流效率为90.11%,每消耗1 MWh电能可获得1.66 t精铅和1.75 t二氧化铅。阴极产物精铅表面平整致密,阳极产物二氧化铅以β-PbO2为主,α-PbO2的占比随着槽电压、温度、甲基磺酸浓度的升高而增加,随着铅离子浓度的升高而减少。
  • 刘磊,路殿坤,谢锋,郜伟,张坤坤
    摘要:
    以模拟脱除铜镉后的中性浸出液为原料液,在50~90 ℃的温度范围内研究了温度、时间、Cu2+、Sb3+对锌粉置换除钴的影响,并采用锌片电极在上述溶液中进行了开路电位的测试和阻抗研究。结果表明,金属锌置换除钴离子因其析出过电位较高而受到抑制,加入Cu2+和Sb3+对Co2+的置换都具有催化作用。Cu2+催化速度快,但是除钴效果不稳定;Sb3+催化时除钴速度仍然较慢,但是置换出来的钴能够稳定存在;当使用Cu2+、Sb3+联合催化时,钴的脱除速度更快、脱除效果更加稳定。电化学测试结果显示,Cu2+能催化H+在金属锌上的析出,Sb3+会延缓催化H+在金属锌上的析出。电化学阻抗研究发现,50 ℃时,Sb3+对锌置换除Co2+的阻抗具有轻微的降低作用,而Cu2+对锌置换除Co2+的阻抗具有显著的降低作用,当联合使用Cu2++Sb3+时,锌置换除Co2+的阻抗大幅度下降。
  • 罗伟恢,边亮,宋绵新,罗伟格,聂嘉男,杨敬杰,张娇,张金梅,张琴,张鹏,解鑫
    摘要:
    针对某烧结锰矿,主要研究有机酸和无机酸快速回收其中的各种元素。探讨在常温下乙酸、草酸、柠檬酸、盐酸、硫酸对Mn、Si、Ca、Mg、Fe的浸出效果。试验发现5 g锰矿、液固比50 mL/g、2.50 mol/L草酸投加10 mL的浸出效果最佳,Mn、Si、Mg浸出率分别为52.01%、66.53%和77.84%,原因是草酸酸性较强且对各元素具有络合作用。为提高Si的浸出率以获得可溶性硅,5 g锰矿在250 mL的0.50 mol/L草酸溶液中反应1 h,上清液中添加碳酸氢铵可获得固体可溶性硅,该可溶性硅的有效硅含量为61.86%,该结果可为制硅工艺提供有效参考。最后对各酸与各元素之间的吸附能和电子转移量进行了计算模拟。
  • 周文隽,蒋训雄
    摘要:
    采用碳还原焙烧—水浸法从废旧三元锂离子正极材料中优先选择性提Li,通过热力学分析,结合XRD、ICP等检测手段,研究了焙烧温度、焙烧时间、配碳量对Li浸出率的影响。结果表明,可以通过碳还原焙烧—水浸法优先提取三元锂离子正极材料中的Li,焙砂中Li以Li2CO3形式存在,在焙烧温度750 ℃、焙烧时间1 h,配碳量20%的条件下,Li浸出率达到97.85%,实现了优先选择性提Li。
  • 张学东,王海北,刘三平,郑朝振,秦树辰,邓超群,周起帆,王玉芳
    摘要:
    为了更高效地从粗制氢氧化镍钴中浸出镍、钴,采用两段浸出工艺,以瑞木粗制氢氧化镍钴为原料浸出镍、钴,考察一段浸出pH、温度、浸出时间,以及二段浸出硫酸加入量和时间对镍、钴、锰浸出效果的影响。研究得出:在一段浸出温度70 ℃,pH=2.0~2.5,浸出时间1.5 h,二段浸出硫酸加入量为一段硫酸加入量的50%~70%的条件下,镍、钴浸出效果最好,分别可以达到100%和98.99%,锰的浸出率可以抑制在36.82%,此时渣率为5.32%,渣中钴和锰元素含量分别为0.71%和55.55%,两段总的酸耗在760 kg/t左右。根据小试条件进行300 kg/d连续扩大试验,结果可以达到小试的浸出效果。
  • 轻有色金属
  • 葛竺艳,邓博纳,姚雨琦,张海波,王鹏飞,阮耀阳,张汉泉
    摘要:
    赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体残渣,也是一种低品位含铝资源,但因其SiO2含量高、铝硅比低,难以直接通过碱浸回收Al2O3。以赤泥钠化还原焙烧—磁选后所得非磁性物为原料,磷酸为浸出剂,实现了硅的选择性浸出及铝、硅之间的有效分离,为后续氧化铝的提取创造了有利条件。在磷酸浓度1 mol/L、液固比15 mL/g、浸出温度50 ℃、浸出时间60 min的条件下,SiO2的浸出率达82%,浸出渣铝硅比为4.4,较非磁性物提高了2倍左右,实现了铝、硅之间的较好分离。磷酸浸出渣再碱浸,采取35% NaOH溶液,浸出温度260 ℃,Al2O3的浸出率从未脱硅前的69%增大至93%。磷酸选择性浸出非磁性物中硅的原因是铝硅酸盐矿物中含硅组分溶解在酸溶液中,而含铝组分与磷酸反应转变成了"AlPO4 " 不溶性沉淀。
  • 张阳,张亚楠,方斌,梁贵生,王俊青
    摘要:
    铝电解槽的电能消耗量与平均电压和电流效率两个因素有关,降低槽电压或者提高电流效率,可降低铝电解槽直流电耗。通过系统测试系列电解槽电压平衡、能量平衡、电流效率,深入挖掘分析,提出了节能降耗技术措施。通过2台试验槽工业试验表明,试验槽平均电压3.819 V,电流效率92.89%,吨铝直流电耗12 251 kWh。与系列电解槽相比,平均电压降低99 mV,电流效率提高1个百分点,吨铝直流电耗降低455 kWh,节能效果显著。
  • 稀贵金属
  • 杨诗琪,刘金辉,阳奕汉,李鹏,张传飞,李光辉,徐奇,陈婷
    摘要:
    CO2+O2地浸工艺是我国第三代铀矿采冶技术,地浸过程中溶浸液与含矿层矿物反应后,在将铀从矿石中浸出的同时,由于地下水矿化度增高又会产生化学沉淀,导致含矿层堵塞。CaCO3沉淀是CO2+O2地浸采铀过程中含矿层堵塞的重要原因。根据内蒙古纳岭沟铀矿CO2+O2浸铀过程中浸出液化学成分数据,通过水文地球化学模拟,对含矿层堵塞的水文地球化学条件进行了系统研究。结果表明,CaCO3沉淀是造成CO2+O2地浸中含矿层化学堵塞的重要原因。当溶浸液pH>6.5时,CaCO3将发生沉淀,溶浸液的pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度是影响CaCO3沉淀的主要因素,过高的pH与HCO3-浓度、Ca2+浓度都会造成CaCO3沉淀的产生。根据模拟结果获得了不产生CaCO3沉淀条件下pH、HCO3-浓度、Ca2+浓度三者之间的关系,并由此认为,维持溶浸液较低的Ca2+浓度与较低的pH是预防与缓解CaCO3沉淀堵塞的有效途径。
  • 唐鸿鹄,刘丙建,王翠,李丽君,张臻悦
    摘要:
    锗作为高科技新兴产业的高价值稀散元素,已被众多国家列为战略性关键矿产资源,而煤及其副产物中锗资源的提取利用也已成为了行业研究的热点。总结了煤中锗的富集模式与赋存状态,系统分析了煤及其副产物中锗资源的提取利用技术的现状,对比了现有技术的优势与不足,并初步分析了目前研究的难点和未来的发展方向,以期为煤及其副产物中锗的高效提取利用和综合利用奠定基础。
  • 张琴,边亮,宋绵新,聂嘉男,张金梅,张鹏,解鑫,张娇,杨敏,罗伟恢
    摘要:
    随着社会的发展对碲需求量日益增加,低品位大水沟碲矿的开发利用受到了日益关注。利用草酸在常压下对大水沟碲矿进行溶解研究。结果表明,在草酸浓度0.25 mol/L、液固比15︰1、反应时间15 d的条件下,草酸对Fe、Mg、Ca、Al和Si的溶解量分别为662、187、610、686、64 mg/L,而Te富集到滤渣中。各矿相溶解的先后顺序为:白云石>磁黄铁矿>碲铋矿。结合计算模拟草酸与白云石、磁黄铁矿和碲铋矿之间的结合方式和电子转移机制,表明草酸通过其氢原子的酸解作用和氧原子的络合作用吸附于矿物表面,并且其电子从草酸向白云石表面转移,而磁黄铁矿和碲铋矿相反。
  • 材料与设备
  • 郑波,刘雯雯,任权兵,赖华生,冯兰,皮雄,李荣华,钟鸣,林昊
    摘要:
    采用真空熔炼法制备了不同Mn含量的A2B7型LaY2Ni10.2—xMnxAl0.3 (x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)储氢合金。通过物相性能测试、气态储氢性能测试和电化学充放电循环性能测试等方法,系统研究了B侧Mn元素部分替代Ni元素对合金相结构和性能的影响。结果表明:制备的合金为多相结构,其中,主相为Ce2Ni7,副相为Gd2Co7、PuNi3和LaNi5。随着Mn含量的增加,Ce2Ni7相含量先增大后减小。当x=0.3时,LaY2Ni9.9Mn0.3Al0.3合金有最大吸氢量,为1.132%。经过150次充放电循环,x=0.3时,合金的容量保持率最高,为58.0%。
  • 唐运周,龙锦中,黄斌斌
    摘要:
    电致变色功能引入超级电容器时可以通过颜色变化防止其过度充电。通过化学氧化聚合成功制备了一种基于钛酸钡和聚噻吩(PEDOT)的电致变色超级电容器电极材料。该电极材料显示出核壳纳米结构,具有115.3 F/g的高电容值,并且在1 500次循环后能保留93.0%。此外,由于PEDOT自身的电致变色特性,得到的复合电极在充放电过程中会发生颜色的变化,充放电前后具有52.9%的光学调制,进而以可观测的方式直观展示当前能量存储水平。
  • 杜昌运,任浏祎,叶子乾,焦吴极,樊晨宇
    摘要:
    白云母经磨矿后产生铁质污染,严重影响产品质量。引入二氧化硫脲作为白云母除铁增白的还原剂,并系统研究了化学浸出除铁和氧化还原除铁对白云母粉白度的影响。在浸出剂为9%的草酸溶液、液固比3︰1、浸出温度80 ℃、浸出时间40 min的条件下,可以得到白度为70.300%的白云母产品。然后经过氧化剂NaClO溶液氧化,并在还原剂用量6%、pH=12、还原温度60 ℃、还原时间15 min的条件下,得到白度为76.114%的白云母产品,达到了大多数高端产品对白云母粉白度为75.000%的要求。
  • 环境工程
  • 孙留根,蒋开喜,谢锋,张正阳,汤集刚,米建国,侯剑锋,白云龙,韩路洋
    摘要:
    氰化尾渣具有产生量大、回收利用难、危害性大、回收价值高等综合性特点,不同来源的氰化尾渣具有不同的元素赋存状态,因此需要采用不同的处理技术。探究了焙烧氰化尾渣的物相组成,水不溶相主要为铁的氧化物、氧化不完全的硫化物和部分硫化物形成的复合锍粒;水溶相为含量约7%的钠-钙的硫酸盐。研究了金铁溶解相关性,发现尾渣中的多孔赤铁矿结构包裹了金,王水溶出过程中,金铁浸出率具有基本相似的趋势,因此,采用还原焙烧-氰化处理方案,在焦炭用量7%、焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h,浸出矿浆浓度25%,矿浆pH为10.5,氰化钠浓度8‰,浸出时间24 h的条件下,金的渣计浸出率为76.43%。
  • 龚雪刚,张云芝,孙伟,吴亮亮,李昊
    摘要:
    为系统了解北京地区农用地土壤重金属污染状况,通过检索收集2000年以来北京地区农用地土壤重金属污染相关研究文献数据,并结合空间分析、地累积指数法和人体健康风险评价等方法对其分布规律、污染状况和健康风险进行研究。结果表明,北京地区农用地土壤中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)平均含量均低于筛选值,但大部点位的重金属含量已超背景值且存在明显的空间变异。地累积指数污染评价显示区域土壤Hg和Cr地累积风险最大,其污染点位占比分别达82%和67%,其余重金属累积污染风险较低。不同暴露途径下,各单一重金属或复合作用导致的非致癌和致癌风险均为可接受水平。但相较于其他重金属而言,土壤As的潜在致癌和非致癌风险最大,建议相关部门加强区域土壤As的监测与管控治理,以期实现区域农业活动可持续绿色安全生产。
  • 马婷婷,李冠超,阙泽胜,孙功明,胡颖,杨波,林敏
    摘要:
    土壤中天然放射性核素含量调查是土壤污染防治的基础。选取广东省珠江流域某水系,基于GIS技术和放化方法,应用γ辐射剂量率、等效镭比活度、外照射指数和年有效剂量率指标评价了土壤环境放射性水平,最后应用地累积指数法、单因子指数法和内梅罗综合指数法进行了土壤放射性健康风险评价。结果表明:1)研究区土壤中放射性核素238U、226Ra、232Th、40K、137Cs和210Pb含量均值分别为73.31、68.62、103.48、535.12、0.74、60.75 Bq/kg(干),与全省范围水平总体水平相当。2)研究区土壤中放射性核素238U、232Th、226Ra、40K、137Cs、210Pb的背景值和异常阈值分别为(27.50,111.55)、(40.46,134.7)、(26.98,103.95)、(232.61,904.00)、(0.43,0.7)、(25.14,98.35) Bq/kg(干)。3)土壤环境放射性水平指标D、Raeq、Hex和AEDR的均值分别为118.68±54.26 nGy/h、257.8±122.91Bq/kg、0.70±0.33、145.55±66.54 μSv/a。4)地累积指数法和单因子指数法测算研究区土壤中放射性核素污染等级均为轻度污染,但内梅罗综合指数法测算结果偏高,污染等级为重度污染。
  • 李龙祥,周仲魁,张益硕,孙占学
    摘要:
    随着我国核工业的快速发展,铀资源的开采量不断增加,由此带来铀尾矿的大量堆积,导致铀及其化合物在周围生态环境中的含量迅速增加,对环境造成污染。因此,如何安全、高效治理铀污染环境,已成为亟需解决的环境科学与工程问题。传统针对铀污染环境的修复技术多采用物理、化学等方法,但这些修复技术具有成本高、易造成环境二次污染的局限性,而微生物修复技术的出现,可为铀污染环境的修复提供一种绿色、经济、稳定及可持续的修复方法。首先介绍了铀在环境中的危害,详细阐述了铀污染环境微生物修复技术的机制,并分析了其修复铀污染环境的影响因素,最后指出了铀污染环境微生物修复技术目前存在的问题,并对其进行了展望。
  • 朱方旭,程绍鹃,熊震宇,刘江浩
    摘要:
    采用异位固化/稳定化技术对某工业园废弃遗留地块重金属污染土壤进行土壤重金属修复。具体工艺为“废渣/土壤+水泥+石灰+稳定剂(氯化铁)”。污染土壤修复流程为:拆除修复地块硬化地坪;清挖污染土壤,转运至地块内遗留车间进行暂存及修复,分批次进行固化/稳定化处理;利用修复土壤,通过养护、检验等手段将处理达标的土壤外运用于工业用地或路基填埋。修复后土壤样品的浸出液pH检测最大值为8.56,Cu、Pb、Zn、Cd、As、Ni、Be、Sb、Co检测最大值分别0.004 4、0.009 0、0.998 9、0.003 4、0.032 0、0.005 2、0.000 4、0.009 0、0.020 9 mg/L,达到各重金属修复标准限值。
  • 吴权佳,王铎,叶涛,王江蒙,李向东
    摘要:
    以剩余污泥裂解灰为主要原材料,按照剩余污泥裂解灰︰膨润土︰淀粉为6︰3︰1的比例混合,经过造粒、熟化、干燥,最后于1 050 ℃氮气气氛下煅烧60 min制备多孔陶瓷颗粒。采用SEM-EDS、XRD表征陶粒吸附酸性矿山废水中Zn2+、Cu2+、Pb2+前后的微观形貌、元素变化及晶体结构。结果表明,所制备陶粒表面粗糙,具有大量孔隙结构。当陶粒投加量为3 g,初始pH=3.2,反应时间24 h时,制备的剩余污泥裂解灰陶粒对于Zn2+、Cu2+、Pb2+ 去除率分别达到99.2 0%、85.1 0%、96.27%。初始pH为中性时陶粒吸附效果优于酸性条件。陶粒对于Cu2+、Pb2+的吸附过程符合准二级动力学模型,以离子交换为主;对于Zn2+,准一级与准二级动力学模型均能较好拟合,物理吸附与化学吸附发挥同等重要作用。陶粒吸附过程均符合Freundlich等温模型,对于Cu2+的吸附主要发生在非均相活性位点,对于Zn2+和Pb2+的吸附既可以发生在均相单层也可以发生在非均相活性位点。利用剩余污泥裂解灰制备多孔陶瓷颗粒,不仅可以用于酸性矿山废水中处理重金属离子,还能解决污泥处置的问题,达到以废治污的目的。
  • 王靖文,曹斐姝,唐万鹏,谢冬燕,颜德鹏,陈建平,陈俊先,刘松豪,林宏飞
    摘要:
    针对高浓度Sb、As复合污染土壤的草酸淋洗废液,研究了分步连续沉淀法回收草酸并同步净化淋洗废液的处理效果。结果表明,向淋洗废液中添加钙盐进行分步连续沉淀,当pH控制在1.4时,淋洗废液中草酸回收率为35.54%,且回收的草酸对高浓度Sb、As污染土壤的淋洗效率分别为38.39%和55.54%;当pH增加至8~9时,废液中Sb、As的去除率达99%以上。净化回收过程产生的废渣中Cd、As、Sb等重金属浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中相关限值。因此,分步连续沉淀法能在净化淋洗废液过程中同步回收淋洗剂,从而降低土壤淋洗技术的综合处理成本,减少二次污染风险,为污染土壤淋洗废液的净化处理和淋洗剂回收提供理论参考。
  • 李荆瑜,孙占学,刘亚洁,周仲魁,蔡森火,李龙祥,张益硕
    摘要:
    为了从不同环境中筛选得到反硝化能力强的菌株,研究碳源、温度、pH、C/N和铀浓度对菌株脱氮作用的影响,在最佳条件下得到菌株的生长曲线。结果表明:筛选得到了3株高效的反硝化细菌,菌株YWSY21在以无水乙酸钠为最佳碳源时,硝酸盐氮去除率达到97.11%,菌株4和5以柠檬酸钠为最佳碳源时对硝酸盐氮的去除率大于95%。Klebsiella variicola strain 21在温度26.31 ℃、pH=5.74、C/N=12.95最佳条件下,硝酸盐氮去除率为90.77%;Pseudomonas nitroreducens strain 4在温度25.39 ℃、pH=5.90,C/N=10.16最佳条件下,硝酸盐氮去除率为89.27%。菌株5在5种铀浓度下,NO3--N的去除率均大于85%。在最佳生长条件时,菌株4最优脱氮条件下的生长曲线具有较高的生长活性。为铀矿山硝酸盐废水的生物修复提供了菌源保障。

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