重有色金属
刘琦,马辉,郭持皓
摘要:
镍作为重要的战略性稀有金属资源,其高值化提取利用具有重要意义。以褐铁矿型红土镍矿为研究对象,开展了高温氯化焙烧回收镍钴的试验研究,为高值化提取利用褐铁矿型红土镍矿中镍、钴提供新思路。考察了氯化温度、氯化时间、还原剂、氯化剂用量和二氧化硅用量对镍、钴、铁氯化挥发率的影响。试验得到的最优条件如下:原料经900 ℃预焙烧2 h后,添加36%的氯化钙、12%的二氧化硅及1%焦炭,在1 200 ℃高温氯化焙烧2 h。镍、钴、铁的挥发率分别为85.87%、77.26%、7.05%。
陈朝辉,赵升辉,赵明杰,赵国华,张小雪,陈卓,宋彦坡
摘要:
为了探索铜双侧吹熔池熔炼过程增产增效的实现途径,以赤峰云铜有色金属有限公司的实际双侧吹熔池熔炼炉为原型,运用VOF等方法构建了炉内气液两相流动过程数值模型,据此对不同送风流量(1 300、1 500、1 700 m3/h,标态)条件下的熔炼过程进行了数值模拟。结果表明,提升送风流量能够在一定程度上提高熔炼效率,但同时也可能导致烟尘发生率增大等问题,因此,送风流量的增幅不宜过大。
张忠堂,刘兰进,蒋春生,聂华平,王瑞祥,徐志峰,马保中
摘要:
以锑氧粉为研究对象,采用热力学软件FactSage计算还原过程各金属氧化物反应趋势、Me-C-O系优势区图及物相平衡分配。结果表明,在一定温度范围内,控制CO分压与O2分压,可促进Sb2O3向金属Sb转化,PbO向金属Pb转化。随着温度的升高,金属Sb和Pb的稳定存在区域逐渐增大。验证试验表明,在还原温度800 ℃,还原煤率20%条件下,锑氧还原过程可顺利进行,产出合金品位大于98%,合金收率90%以上。
饶剑,李明冬,严康,张健,王洪博,王盟凯,张忠堂,余群波
摘要:
火法炼铜吹炼过程产出大量铜渣,经酸浸处理回收铜等有价金属后会产生大量高硅渣。为了实现高硅渣的无害化处置和硅的回收利用,采用热力学软件Factsage 7.3和HSC 6.0对高硅渣碱性焙烧过程主要反应的ΔG—T图、物相平衡分配图及Na2O-SiO2-FeO体系相图进行计算和绘制。研究结果表明:焙烧温度和ω(Na2O)/ω(SiO2)的变化会显著影响焙烧转型过程和产物的物相组成。理论上实现SiO2转型的优化条件为:焙烧温度800~900 ℃、ω(Na2O)/ω(SiO2)=0.41~0.64。高硅渣中的杂质Al和Fe参与反应过程,且不溶性杂质NaAlSiO4较可溶性杂质Na2FeO2优先生成。根据热力学分析结果,开展了验证试验,结果表明:在碳酸钠过量系数为SiO2、Al和Fe理论总用量的0.9倍,焙烧温度850 ℃,焙烧时间2 h的条件下,硅的浸出率达到88.56%。
舒波,王恩志,徐建新,陈习堂,任军祥,俞建明,高荣,王华
摘要:
针对阳极炉炼铜还原期终点判断依赖人工判断的局限,利用机器学习技术实现智能判断。通过图像去模糊处理优化图像特征,对图像进行灰度差分矩阵运算,将矩阵中提取出的特征值作为神经网络的输入,构建了一种新的铜阳极炉精炼还原期终点判断模型。试验结果显示,在真实生产环境下,采用GRNN算法对还原终点进行预测,有助于消除铜阳极炉精炼过程中不同指标之间的相关性,减少了数据冗余和系统误差,使预测精度提高至96.54%。相较于传统方法,这种新的判断模型有效提高了阳极炉炼铜还原期终点判断的准确性。
轻有色金属
何毅,周龑,王奕博,潘晓林,于海燕
摘要:
随着我国铝土矿品位的逐年降低,拜耳法很难满足氧化铝生产要求,烧结法的优势日益突出,而熟料浸出是烧结法生产氧化铝的关键工序,直接影响氧化铝浸出率、碱耗、赤泥沉降性能等技术经济指标。因此,本研究以低品位富铁铝土矿烧结熟料为原料,系统考察浸出工艺参数对熟料浸出性能的影响及其机理。结果表明,浸出液分子比、苛碱浓度、碳碱浓度和浸出温度、时间、液固比均能影响熟料浸出性能;矿石中氧化铁含量提高能够降低烧结熟料氧化铝浸出率,但降低幅度不大;在分子比1.25、苛碱浓度40 g/L、碳碱浓度25 g/L、浸出温度80 ℃、浸出时间20min、液固比5的最佳浸出条件下,低品位富铁铝土矿烧结熟料Al2O3和Na2O浸出率可分别达到85%和95%以上。
李晓峰,刘金辉,张少军
摘要:
碳热法炼镁工艺具有能耗低和碳排放低的优点,但由于混合气发生逆反应的问题导致其并未工业化应用。提出一种新型碳还原炼镁工艺,并运用热力学计算软件FactSage8.2进行热力学分析。第一阶段炼镁工艺的合适温度和系统真空度区间分别为1 250~1350 ℃和2 000~4 000 Pa;第二阶段电石冶炼工艺的合适温度和系统真空度区间分别为1 650~1 800 ℃和3 000~10 000 Pa。相关试验结果表明:随着系统压强的增大,第一阶段副反应发生程度减弱;在1 350 ℃、4 000 Pa和反应时间2 h的条件下,第一阶段炼镁还原率达90%以上且副反应发生程度微弱;在1 800 ℃、5 000 Pa和反应时间0.5 h的条件下,第二阶段反应所得电石品质可达到市场优等品(发气量≥300 L/kg)的标准。
刘永轶,郑洁,李其贵,路晓涛
摘要:
高硫高碳铝土矿在高温拜耳法溶出生产中碳、硫的进出平衡控制至关重要,关系到溶液体系中碳碱和硫含量对生产的影响是否可控。在配料中石灰是最重要及使用量最大的添加剂,在常规配灰范围内,石灰中含碳量占进入流程总无机碳的30%~40%,经研究石灰配入量和自身含碳量对系统碳、硫进出平衡有明显的影响。生产中,在赤泥C/S比为0.45~1.0时,总体上碳、硫进入赤泥的排出量随配灰的降低而增加,其中C/S容易实现进出平衡,有机碳又比无机碳容易实现进出平衡。在使用高硫高碳铝土矿拜耳法生产中要加大碳的排除,建议根据溶出指标情况尽量降低配灰,通过提高石灰质量或分解母液化灰提前排除石灰中的碳,同时控制矿石硫的含量。
稀贵金属
高丽霞,陈晓东,戴子林,吴长永,张魁芳,洪秋阳,吴海鹰
摘要:
开展石煤钒矿酸浸液的还原与中和不同先后顺序对钒损失及钒的还原程度的影响,及对钒离子和铁离子的价态变化规律影响的研究,为建立制备合格萃钒原液提供方法和理论指导。结果表明,与石煤钒矿酸浸液先还原后中和过程对比,先中和后还原过程的钒损失率小(<4%),还原剂Na2S2O3用量一样,因此选择先中和后还原工艺。先以碳酸钙中和,控制中和终点pH=2.2~2.3;再以Na2S2O3还原,1 L酸浸液用量为15.0~20.0 g,中和还原后溶液pH=2.9~3.0。由此制备出最佳萃钒原液。通过研究钒矿酸浸液中和还原过程中铁和钒的价态变化可知,无论酸浸液中和与还原二者先后顺序如何,均可判断出铁和钒的还原程度及钒的损失程度,1 L酸浸液Na2S2O3最佳用量均为15~20 g,可作为研究钒矿酸浸液中和还原过程的辅助手段。
黎晓
摘要:
铀矿酸法水冶采用浓硫酸浸铀,矿石中的硅酸盐随同浸出后在浸出液中形成硅的累积,对离子交换和溶剂萃取工艺造成不利影响。采用一种新型聚羧酸凝聚剂KemEcal 4968,分别以30、70、140 mg/L的用量,对中广核纳米比亚湖山铀矿浸出澄清液(PLS)和浸出矿浆(LDS)的硅进行脱除试验。结果表明,30~140 mg/L用量KemEcal 4968凝聚剂对PLS溶液除硅率可达42%~62%,而对LDS除硅率只有11%;KemEcal 4968絮凝除硅过程中不会造成体系铀、铁组分的损失;PLS除硅残留KemEcal 4968对逆流倾析浓密机组(CCD)固体沉降速率和上清液浊度影响较小。KemEcal 4968凝聚剂是该矿山较好的除硅备选试剂。综合考虑除硅效果,兼顾避免KemEcal 4968凝聚剂过量残留,以及过多硅被沉淀会造成CCD底流密度增加而影响泵送性能,建议KemEcal 4968凝聚剂用量采用30 mg/L为宜。
材料与设备
陈晓丹,宋康,范舟风,周婷,王军涛
摘要:
为获得太阳能光热发电用的低熔点高热稳定温度的蓄热熔盐,采用材料掺杂方法,往NaCl-KCl-ZnCl2三元体系的两个共晶点E1和E2中掺杂不同质量分数的无水LiCl,得到了12种不同组成比例的混合熔盐,并对其进行了差式扫描量热法(DSC)熔点测试、热重(TG)动态热稳定测试、52 h静态热稳定测试和熔盐密度测定。DSC试验结果表明,制备的四元混合熔盐的最低熔点为174.2 ℃,比其掺杂前的E1共晶点的熔点210.4 ℃降低了36.2 ℃,相应的相变潜热为78 J/g;TG动态热稳定和长时间静态热稳定试验表明,新四元混合盐的热稳定温度为700 ℃;熔盐液态密度测试表明,新四元混合熔盐在250~700 ℃的液态密度为2.35~2.58 g/cm3。该四元混合熔盐有可能用作太阳能光热发电的蓄热储能材料。
环境工程
赵美姿,封雪,赵吉睿,李炜
摘要:
基于已构建的重点行业企业污染物排放强度评估模型,根据已掌握的天津市场地污染排放情况,选择了来自天津市五个重点行业(石化、农药、涂料、炼钢、电镀)的共25家代表性企业,对该模型进行了应用测试。通过评估方法对逐家企业进行优控污染物分析,随后构建评估指标体系并进行测算,将测算结果与实测结果进行对比,以验证排放强度评估模型在不同行业的适用性,进一步完善评估技术方法体系。测算结果表明,24家企业属于中强度排放,1家石化行业企业属于较高强度排放,测算结果与各企业风险筛查得分、优控污染物实测占标率的比对结果也具有整体一致性,个别企业存在出入,但情况基本吻合,总体在误差可接受范围内。本研究可为场地污染源排放强度评估测算提供参考,为经济快速发展地区场地土壤环境管理提供技术支撑。
姜方荣,潘进礼,蒋文波,宋勇,高柏,马文洁,赵崇祯
摘要:
矿山周围土壤放射性污染问题对生态环境及人体健康构成威胁,亟需对铀污染土壤展开高效修复技术研究。以某铀矿区的放射性污染土壤为研究对象,探究不同淋溶剂类型、淋溶剂浓度、液固比及复合淋溶剂配比去除铀的最佳工艺参数。结果表明:化学淋溶剂对铀污染土壤中铀的去除性能存在明显的差异,表现为无机酸(48.70%)>有机酸(31.91%)>螯合剂(23.31%)>无机盐(17.26%)。复合淋溶剂及电动化学淋溶法的联合使用可有效提高污染土壤中铀的去除率,其中,在电压30 V、柠檬酸+氯化铁复合浓度0.1 mol/L+7.5 g/L、液固比5 mL/g、温度25 ℃的最佳条件下,污染土壤中铀的平均去除率达59.75%,较单一化学淋溶提高了13.37个百分点。
郑廷雨,姚元,刘睿,叶渊,朱焰,刘玉涛,宋坦坦
摘要:
为解决地下水修复过程不彻底、处置周期较长等问题,基于某炼钢场地地下水有机污染提出新的治理模式。该模式首先对地下水污染区域边界建设止水帷幕,然后通过基坑开挖的方式清理污染地下水和含水层介质土壤。污染地下水通过基坑降水进行收集和处理,含水层介质土壤进行异位热脱附修复。结果表明,止水帷幕渗透系数小于1×10-7 cm/s,避免修复过程中污染地下水扩散,修复后的地下水和土壤中苯并(a)芘浓度分别低于检出限(0.004 μg/L和0.1 mg/kg),污染物去除率接近100%。该联合治理模式具有污染修复彻底、效率高,为场地地下水修复开拓了新思路。
满嘉乐,丁德馨,马建洪,张辉,郭可儿
摘要:
酸法地浸退役采区地下水常遗留铀浓度超标的难题,其高效修复亟待解决,而探明地下水中铀的形态及影响因素是实现其高效修复的关键。本文以新疆某酸法地浸采铀矿山退役采区地下水为研究对象,采用PHREEQC模拟分析了温度、pH、pe、Fe3+浓度及Fe2+浓度对地下水中铀形态及矿物饱和状态的影响。结果表明:1)地下水中铀的主要形态为UO2SO4和UO22+,分别占63.43%和32.54%;2)铀的赋存形态受地下水pH、pe、温度、Fe2+和Fe3+共同影响,其中pe是控制地下水铀价态的主要因素;3)地下水pH和pe对矿物的饱和状态影响较大,而温度、Fe2+和Fe3+浓度的影响较小,其中pH和pe对沥青铀矿、柱铀矿和Fe(OH)3的饱和状态影响最为明显。这些研究结果可为酸法地浸采铀矿山退役采区地下水修复方案的制定提供理论指导。
王蓉,成霖,吴啸宇,高柏,马文洁,宋勇
摘要:
以南方某退役铀矿山为对象,分别在平、丰、枯水期对铀矿山尾矿库下游地下水进行采样分析,查明地下水中典型放射性核素铀的时空分布特征;探究铀存在形式与地下水环境参数间的相关关系;使用健康风险评价模型对不同人群的致癌风险进行分类评估,为铀矿山退役后的地下水环境质量评估提供依据。研究结果表明:尾矿库下游平水期地下水中铀的平均含量最高,为0.14 mg/L,丰水期和枯水期地下水中铀含量较低,浓度在0.017~0.049 mg/L;地下水中铀的主要存在形式有UO2(CO3)4- 3、UO2(CO3)2- 2,存在形式受水文地球化学参数pH、Eh以及主成分Cl-、HCO3-影响显著;不同水文期地下水中铀的致癌风险值均未超过规定阈值,对成人和幼儿暂无健康威胁,但仍应加强该区域地下水质量监测,以保障周边环境安全。
宋鑫,熊芷毓,李杰,毛悦梅,曾涛涛
摘要:
在统计近10年来我国南方铀尾矿土壤和水体中铀污染相关文献数据的基础上,采用单因子指数法和潜在生态危害指数法对铀尾矿的土壤和水体中铀的分布及其污染状况进行了分析探讨。结果显示,当以各地区的背景值作为参照时,土壤和水体铀含量的变异系数(CV)分别为109.9%和103.5%,表明铀的分布不均匀。土壤、水体中铀的单因子污染指数范围分别为0.45~17.63和1.44~140.31,平均值分别为4.83和24.63;内梅罗综合污染指数范围分别为0.90~13.42和4.40~425.53,平均值分别为13.42和46.35,潜在生态风险危害系数E_r^i范围分别为17.82~705.24和57.42~5612.24,平均值分别为193.19和985.03。华南地区铀尾矿土壤、水体中铀的含量较高,且各分区中铀的分布不均匀,存在较大差异。华南地区铀尾矿土壤和水体的污染及生态风险值得进一步关注。
李冠超,徐志良,温丽容,孙功明,王战勇,毕明亮,李小燕,李琨
摘要:
采用共沉淀法,合成了钴镁复合材料,运用SEM、XRD、FTIR和XPS等手段对复合材料进行了表征分析,并探究了去除时间、溶液pH、离子强度、U(Ⅵ)初始浓度、固液比、反应温度对复合材料去除废水中U(Ⅵ)性能的影响。吸附试验表明,在去除时间30min、溶液pH为4.0、固液比6.0 g/L、反应温度75 ℃的条件下,钴镁复合材料对水中U(Ⅵ)的去除效果最好,去除率约100%。等温吸附、动力学和热力学研究表明:吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,并且是一个自发且不可逆的吸热反应过程。根据最佳吸附条件,将钴镁复合材料应用于广东省某伴生矿实际废水中U(Ⅵ)的去除,结果表明,U(Ⅵ)去除率为98.1%,处理后的实际废水铀含量达到《稀土工业污染物排放标准》(GB 26451—2011)排放标准要求,该复合材料在伴生放射性矿含铀酸性废水处理方面具有良好的应用前景。
曹梦竺,王铎,马婷
摘要:
针对酸性矿山废水高浓度硫酸盐和金属离子以及低pH的污染情况,从矿区煤矸石堆的底泥和浸出液中筛选鉴定出一株硫酸盐还原菌,根据其形态特征以及16SrRNA基因序列进行鉴定,研究碳源、温度、pH值、初始硫酸盐浓度对该菌株生长和还原硫酸盐的影响,并利用该菌株处理酸性矿山废水。菌株经过16SrRNA基因测序后,鉴定为Citrobacter freundii,命名为S1(NCBI登录号:PP273014)。菌株S1在35℃、pH为7.0、SO42-浓度为2000mg/L的条件下生长最为旺盛。菌株S1对酸性矿山废水中TFe、Mn2+、Zn2+和SO42-均有一定的处理效果,接种7d后去除率分别为81.96%、35.08%、52.92%和63.24%,废水pH从4.38提高到了6.6左右。
冶金史
周义岚,魏国锋,李清临,常宏杰,樊温泉
摘要:
对河南新郑郑韩故城及周边地区墓葬出土的6件铁器进行科技检测,采用了金相、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)两种试验方法,对样品进行金相组织观察及夹杂物成分分析。样品种类包括剑、带钩、削、铲。经分析样品均为生铁及生铁制钢制品,其中三件为铸铁脱碳制品,一件白口铁制品,一件韧性铸铁制品及一件炒钢制品。出土铁器的制作工艺有明显区别,选择性使用了锻打、退火等加工工艺;其中存在铸铁脱碳钢样品具有高锰特征,可能与使用含锰矿石冶炼有关。通过检测与分析,中原地区在汉代时期(王莽新朝至东汉中期)仍沿袭战国时期制铁工艺,进一步了解该时期制铁工艺发展情况。
重有色金属
刘琦,马辉,郭持皓
摘要:
镍作为重要的战略性稀有金属资源,其高值化提取利用具有重要意义。以褐铁矿型红土镍矿为研究对象,开展了高温氯化焙烧回收镍钴的试验研究,为高值化提取利用褐铁矿型红土镍矿中镍、钴提供新思路。考察了氯化温度、氯化时间、还原剂、氯化剂用量和二氧化硅用量对镍、钴、铁氯化挥发率的影响。试验得到的最优条件如下:原料经900 ℃预焙烧2 h后,添加36%的氯化钙、12%的二氧化硅及1%焦炭,在1 200 ℃高温氯化焙烧2 h。镍、钴、铁的挥发率分别为85.87%、77.26%、7.05%。
陈朝辉,赵升辉,赵明杰,赵国华,张小雪,陈卓,宋彦坡
摘要:
为了探索铜双侧吹熔池熔炼过程增产增效的实现途径,以赤峰云铜有色金属有限公司的实际双侧吹熔池熔炼炉为原型,运用VOF等方法构建了炉内气液两相流动过程数值模型,据此对不同送风流量(1 300、1 500、1 700 m3/h,标态)条件下的熔炼过程进行了数值模拟。结果表明,提升送风流量能够在一定程度上提高熔炼效率,但同时也可能导致烟尘发生率增大等问题,因此,送风流量的增幅不宜过大。
张忠堂,刘兰进,蒋春生,聂华平,王瑞祥,徐志峰,马保中
摘要:
以锑氧粉为研究对象,采用热力学软件FactSage计算还原过程各金属氧化物反应趋势、Me-C-O系优势区图及物相平衡分配。结果表明,在一定温度范围内,控制CO分压与O2分压,可促进Sb2O3向金属Sb转化,PbO向金属Pb转化。随着温度的升高,金属Sb和Pb的稳定存在区域逐渐增大。验证试验表明,在还原温度800 ℃,还原煤率20%条件下,锑氧还原过程可顺利进行,产出合金品位大于98%,合金收率90%以上。
饶剑,李明冬,严康,张健,王洪博,王盟凯,张忠堂,余群波
摘要:
火法炼铜吹炼过程产出大量铜渣,经酸浸处理回收铜等有价金属后会产生大量高硅渣。为了实现高硅渣的无害化处置和硅的回收利用,采用热力学软件Factsage 7.3和HSC 6.0对高硅渣碱性焙烧过程主要反应的ΔG—T图、物相平衡分配图及Na2O-SiO2-FeO体系相图进行计算和绘制。研究结果表明:焙烧温度和ω(Na2O)/ω(SiO2)的变化会显著影响焙烧转型过程和产物的物相组成。理论上实现SiO2转型的优化条件为:焙烧温度800~900 ℃、ω(Na2O)/ω(SiO2)=0.41~0.64。高硅渣中的杂质Al和Fe参与反应过程,且不溶性杂质NaAlSiO4较可溶性杂质Na2FeO2优先生成。根据热力学分析结果,开展了验证试验,结果表明:在碳酸钠过量系数为SiO2、Al和Fe理论总用量的0.9倍,焙烧温度850 ℃,焙烧时间2 h的条件下,硅的浸出率达到88.56%。
舒波,王恩志,徐建新,陈习堂,任军祥,俞建明,高荣,王华
摘要:
针对阳极炉炼铜还原期终点判断依赖人工判断的局限,利用机器学习技术实现智能判断。通过图像去模糊处理优化图像特征,对图像进行灰度差分矩阵运算,将矩阵中提取出的特征值作为神经网络的输入,构建了一种新的铜阳极炉精炼还原期终点判断模型。试验结果显示,在真实生产环境下,采用GRNN算法对还原终点进行预测,有助于消除铜阳极炉精炼过程中不同指标之间的相关性,减少了数据冗余和系统误差,使预测精度提高至96.54%。相较于传统方法,这种新的判断模型有效提高了阳极炉炼铜还原期终点判断的准确性。
轻有色金属
何毅,周龑,王奕博,潘晓林,于海燕
摘要:
随着我国铝土矿品位的逐年降低,拜耳法很难满足氧化铝生产要求,烧结法的优势日益突出,而熟料浸出是烧结法生产氧化铝的关键工序,直接影响氧化铝浸出率、碱耗、赤泥沉降性能等技术经济指标。因此,本研究以低品位富铁铝土矿烧结熟料为原料,系统考察浸出工艺参数对熟料浸出性能的影响及其机理。结果表明,浸出液分子比、苛碱浓度、碳碱浓度和浸出温度、时间、液固比均能影响熟料浸出性能;矿石中氧化铁含量提高能够降低烧结熟料氧化铝浸出率,但降低幅度不大;在分子比1.25、苛碱浓度40 g/L、碳碱浓度25 g/L、浸出温度80 ℃、浸出时间20min、液固比5的最佳浸出条件下,低品位富铁铝土矿烧结熟料Al2O3和Na2O浸出率可分别达到85%和95%以上。
李晓峰,刘金辉,张少军
摘要:
碳热法炼镁工艺具有能耗低和碳排放低的优点,但由于混合气发生逆反应的问题导致其并未工业化应用。提出一种新型碳还原炼镁工艺,并运用热力学计算软件FactSage8.2进行热力学分析。第一阶段炼镁工艺的合适温度和系统真空度区间分别为1 250~1350 ℃和2 000~4 000 Pa;第二阶段电石冶炼工艺的合适温度和系统真空度区间分别为1 650~1 800 ℃和3 000~10 000 Pa。相关试验结果表明:随着系统压强的增大,第一阶段副反应发生程度减弱;在1 350 ℃、4 000 Pa和反应时间2 h的条件下,第一阶段炼镁还原率达90%以上且副反应发生程度微弱;在1 800 ℃、5 000 Pa和反应时间0.5 h的条件下,第二阶段反应所得电石品质可达到市场优等品(发气量≥300 L/kg)的标准。
刘永轶,郑洁,李其贵,路晓涛
摘要:
高硫高碳铝土矿在高温拜耳法溶出生产中碳、硫的进出平衡控制至关重要,关系到溶液体系中碳碱和硫含量对生产的影响是否可控。在配料中石灰是最重要及使用量最大的添加剂,在常规配灰范围内,石灰中含碳量占进入流程总无机碳的30%~40%,经研究石灰配入量和自身含碳量对系统碳、硫进出平衡有明显的影响。生产中,在赤泥C/S比为0.45~1.0时,总体上碳、硫进入赤泥的排出量随配灰的降低而增加,其中C/S容易实现进出平衡,有机碳又比无机碳容易实现进出平衡。在使用高硫高碳铝土矿拜耳法生产中要加大碳的排除,建议根据溶出指标情况尽量降低配灰,通过提高石灰质量或分解母液化灰提前排除石灰中的碳,同时控制矿石硫的含量。
稀贵金属
高丽霞,陈晓东,戴子林,吴长永,张魁芳,洪秋阳,吴海鹰
摘要:
开展石煤钒矿酸浸液的还原与中和不同先后顺序对钒损失及钒的还原程度的影响,及对钒离子和铁离子的价态变化规律影响的研究,为建立制备合格萃钒原液提供方法和理论指导。结果表明,与石煤钒矿酸浸液先还原后中和过程对比,先中和后还原过程的钒损失率小(<4%),还原剂Na2S2O3用量一样,因此选择先中和后还原工艺。先以碳酸钙中和,控制中和终点pH=2.2~2.3;再以Na2S2O3还原,1 L酸浸液用量为15.0~20.0 g,中和还原后溶液pH=2.9~3.0。由此制备出最佳萃钒原液。通过研究钒矿酸浸液中和还原过程中铁和钒的价态变化可知,无论酸浸液中和与还原二者先后顺序如何,均可判断出铁和钒的还原程度及钒的损失程度,1 L酸浸液Na2S2O3最佳用量均为15~20 g,可作为研究钒矿酸浸液中和还原过程的辅助手段。
黎晓
摘要:
铀矿酸法水冶采用浓硫酸浸铀,矿石中的硅酸盐随同浸出后在浸出液中形成硅的累积,对离子交换和溶剂萃取工艺造成不利影响。采用一种新型聚羧酸凝聚剂KemEcal 4968,分别以30、70、140 mg/L的用量,对中广核纳米比亚湖山铀矿浸出澄清液(PLS)和浸出矿浆(LDS)的硅进行脱除试验。结果表明,30~140 mg/L用量KemEcal 4968凝聚剂对PLS溶液除硅率可达42%~62%,而对LDS除硅率只有11%;KemEcal 4968絮凝除硅过程中不会造成体系铀、铁组分的损失;PLS除硅残留KemEcal 4968对逆流倾析浓密机组(CCD)固体沉降速率和上清液浊度影响较小。KemEcal 4968凝聚剂是该矿山较好的除硅备选试剂。综合考虑除硅效果,兼顾避免KemEcal 4968凝聚剂过量残留,以及过多硅被沉淀会造成CCD底流密度增加而影响泵送性能,建议KemEcal 4968凝聚剂用量采用30 mg/L为宜。
材料与设备
陈晓丹,宋康,范舟风,周婷,王军涛
摘要:
为获得太阳能光热发电用的低熔点高热稳定温度的蓄热熔盐,采用材料掺杂方法,往NaCl-KCl-ZnCl2三元体系的两个共晶点E1和E2中掺杂不同质量分数的无水LiCl,得到了12种不同组成比例的混合熔盐,并对其进行了差式扫描量热法(DSC)熔点测试、热重(TG)动态热稳定测试、52 h静态热稳定测试和熔盐密度测定。DSC试验结果表明,制备的四元混合熔盐的最低熔点为174.2 ℃,比其掺杂前的E1共晶点的熔点210.4 ℃降低了36.2 ℃,相应的相变潜热为78 J/g;TG动态热稳定和长时间静态热稳定试验表明,新四元混合盐的热稳定温度为700 ℃;熔盐液态密度测试表明,新四元混合熔盐在250~700 ℃的液态密度为2.35~2.58 g/cm3。该四元混合熔盐有可能用作太阳能光热发电的蓄热储能材料。
环境工程
赵美姿,封雪,赵吉睿,李炜
摘要:
基于已构建的重点行业企业污染物排放强度评估模型,根据已掌握的天津市场地污染排放情况,选择了来自天津市五个重点行业(石化、农药、涂料、炼钢、电镀)的共25家代表性企业,对该模型进行了应用测试。通过评估方法对逐家企业进行优控污染物分析,随后构建评估指标体系并进行测算,将测算结果与实测结果进行对比,以验证排放强度评估模型在不同行业的适用性,进一步完善评估技术方法体系。测算结果表明,24家企业属于中强度排放,1家石化行业企业属于较高强度排放,测算结果与各企业风险筛查得分、优控污染物实测占标率的比对结果也具有整体一致性,个别企业存在出入,但情况基本吻合,总体在误差可接受范围内。本研究可为场地污染源排放强度评估测算提供参考,为经济快速发展地区场地土壤环境管理提供技术支撑。
姜方荣,潘进礼,蒋文波,宋勇,高柏,马文洁,赵崇祯
摘要:
矿山周围土壤放射性污染问题对生态环境及人体健康构成威胁,亟需对铀污染土壤展开高效修复技术研究。以某铀矿区的放射性污染土壤为研究对象,探究不同淋溶剂类型、淋溶剂浓度、液固比及复合淋溶剂配比去除铀的最佳工艺参数。结果表明:化学淋溶剂对铀污染土壤中铀的去除性能存在明显的差异,表现为无机酸(48.70%)>有机酸(31.91%)>螯合剂(23.31%)>无机盐(17.26%)。复合淋溶剂及电动化学淋溶法的联合使用可有效提高污染土壤中铀的去除率,其中,在电压30 V、柠檬酸+氯化铁复合浓度0.1 mol/L+7.5 g/L、液固比5 mL/g、温度25 ℃的最佳条件下,污染土壤中铀的平均去除率达59.75%,较单一化学淋溶提高了13.37个百分点。
郑廷雨,姚元,刘睿,叶渊,朱焰,刘玉涛,宋坦坦
摘要:
为解决地下水修复过程不彻底、处置周期较长等问题,基于某炼钢场地地下水有机污染提出新的治理模式。该模式首先对地下水污染区域边界建设止水帷幕,然后通过基坑开挖的方式清理污染地下水和含水层介质土壤。污染地下水通过基坑降水进行收集和处理,含水层介质土壤进行异位热脱附修复。结果表明,止水帷幕渗透系数小于1×10-7 cm/s,避免修复过程中污染地下水扩散,修复后的地下水和土壤中苯并(a)芘浓度分别低于检出限(0.004 μg/L和0.1 mg/kg),污染物去除率接近100%。该联合治理模式具有污染修复彻底、效率高,为场地地下水修复开拓了新思路。
满嘉乐,丁德馨,马建洪,张辉,郭可儿
摘要:
酸法地浸退役采区地下水常遗留铀浓度超标的难题,其高效修复亟待解决,而探明地下水中铀的形态及影响因素是实现其高效修复的关键。本文以新疆某酸法地浸采铀矿山退役采区地下水为研究对象,采用PHREEQC模拟分析了温度、pH、pe、Fe3+浓度及Fe2+浓度对地下水中铀形态及矿物饱和状态的影响。结果表明:1)地下水中铀的主要形态为UO2SO4和UO22+,分别占63.43%和32.54%;2)铀的赋存形态受地下水pH、pe、温度、Fe2+和Fe3+共同影响,其中pe是控制地下水铀价态的主要因素;3)地下水pH和pe对矿物的饱和状态影响较大,而温度、Fe2+和Fe3+浓度的影响较小,其中pH和pe对沥青铀矿、柱铀矿和Fe(OH)3的饱和状态影响最为明显。这些研究结果可为酸法地浸采铀矿山退役采区地下水修复方案的制定提供理论指导。
王蓉,成霖,吴啸宇,高柏,马文洁,宋勇
摘要:
以南方某退役铀矿山为对象,分别在平、丰、枯水期对铀矿山尾矿库下游地下水进行采样分析,查明地下水中典型放射性核素铀的时空分布特征;探究铀存在形式与地下水环境参数间的相关关系;使用健康风险评价模型对不同人群的致癌风险进行分类评估,为铀矿山退役后的地下水环境质量评估提供依据。研究结果表明:尾矿库下游平水期地下水中铀的平均含量最高,为0.14 mg/L,丰水期和枯水期地下水中铀含量较低,浓度在0.017~0.049 mg/L;地下水中铀的主要存在形式有UO2(CO3)4- 3、UO2(CO3)2- 2,存在形式受水文地球化学参数pH、Eh以及主成分Cl-、HCO3-影响显著;不同水文期地下水中铀的致癌风险值均未超过规定阈值,对成人和幼儿暂无健康威胁,但仍应加强该区域地下水质量监测,以保障周边环境安全。
宋鑫,熊芷毓,李杰,毛悦梅,曾涛涛
摘要:
在统计近10年来我国南方铀尾矿土壤和水体中铀污染相关文献数据的基础上,采用单因子指数法和潜在生态危害指数法对铀尾矿的土壤和水体中铀的分布及其污染状况进行了分析探讨。结果显示,当以各地区的背景值作为参照时,土壤和水体铀含量的变异系数(CV)分别为109.9%和103.5%,表明铀的分布不均匀。土壤、水体中铀的单因子污染指数范围分别为0.45~17.63和1.44~140.31,平均值分别为4.83和24.63;内梅罗综合污染指数范围分别为0.90~13.42和4.40~425.53,平均值分别为13.42和46.35,潜在生态风险危害系数E_r^i范围分别为17.82~705.24和57.42~5612.24,平均值分别为193.19和985.03。华南地区铀尾矿土壤、水体中铀的含量较高,且各分区中铀的分布不均匀,存在较大差异。华南地区铀尾矿土壤和水体的污染及生态风险值得进一步关注。
李冠超,徐志良,温丽容,孙功明,王战勇,毕明亮,李小燕,李琨
摘要:
采用共沉淀法,合成了钴镁复合材料,运用SEM、XRD、FTIR和XPS等手段对复合材料进行了表征分析,并探究了去除时间、溶液pH、离子强度、U(Ⅵ)初始浓度、固液比、反应温度对复合材料去除废水中U(Ⅵ)性能的影响。吸附试验表明,在去除时间30min、溶液pH为4.0、固液比6.0 g/L、反应温度75 ℃的条件下,钴镁复合材料对水中U(Ⅵ)的去除效果最好,去除率约100%。等温吸附、动力学和热力学研究表明:吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,并且是一个自发且不可逆的吸热反应过程。根据最佳吸附条件,将钴镁复合材料应用于广东省某伴生矿实际废水中U(Ⅵ)的去除,结果表明,U(Ⅵ)去除率为98.1%,处理后的实际废水铀含量达到《稀土工业污染物排放标准》(GB 26451—2011)排放标准要求,该复合材料在伴生放射性矿含铀酸性废水处理方面具有良好的应用前景。
曹梦竺,王铎,马婷
摘要:
针对酸性矿山废水高浓度硫酸盐和金属离子以及低pH的污染情况,从矿区煤矸石堆的底泥和浸出液中筛选鉴定出一株硫酸盐还原菌,根据其形态特征以及16SrRNA基因序列进行鉴定,研究碳源、温度、pH值、初始硫酸盐浓度对该菌株生长和还原硫酸盐的影响,并利用该菌株处理酸性矿山废水。菌株经过16SrRNA基因测序后,鉴定为Citrobacter freundii,命名为S1(NCBI登录号:PP273014)。菌株S1在35℃、pH为7.0、SO42-浓度为2000mg/L的条件下生长最为旺盛。菌株S1对酸性矿山废水中TFe、Mn2+、Zn2+和SO42-均有一定的处理效果,接种7d后去除率分别为81.96%、35.08%、52.92%和63.24%,废水pH从4.38提高到了6.6左右。
冶金史
周义岚,魏国锋,李清临,常宏杰,樊温泉
摘要:
对河南新郑郑韩故城及周边地区墓葬出土的6件铁器进行科技检测,采用了金相、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)两种试验方法,对样品进行金相组织观察及夹杂物成分分析。样品种类包括剑、带钩、削、铲。经分析样品均为生铁及生铁制钢制品,其中三件为铸铁脱碳制品,一件白口铁制品,一件韧性铸铁制品及一件炒钢制品。出土铁器的制作工艺有明显区别,选择性使用了锻打、退火等加工工艺;其中存在铸铁脱碳钢样品具有高锰特征,可能与使用含锰矿石冶炼有关。通过检测与分析,中原地区在汉代时期(王莽新朝至东汉中期)仍沿袭战国时期制铁工艺,进一步了解该时期制铁工艺发展情况。
重有色金属
刘琦,马辉,郭持皓
摘要:
镍作为重要的战略性稀有金属资源,其高值化提取利用具有重要意义。以褐铁矿型红土镍矿为研究对象,开展了高温氯化焙烧回收镍钴的试验研究,为高值化提取利用褐铁矿型红土镍矿中镍、钴提供新思路。考察了氯化温度、氯化时间、还原剂、氯化剂用量和二氧化硅用量对镍、钴、铁氯化挥发率的影响。试验得到的最优条件如下:原料经900 ℃预焙烧2 h后,添加36%的氯化钙、12%的二氧化硅及1%焦炭,在1 200 ℃高温氯化焙烧2 h。镍、钴、铁的挥发率分别为85.87%、77.26%、7.05%。
陈朝辉,赵升辉,赵明杰,赵国华,张小雪,陈卓,宋彦坡
摘要:
为了探索铜双侧吹熔池熔炼过程增产增效的实现途径,以赤峰云铜有色金属有限公司的实际双侧吹熔池熔炼炉为原型,运用VOF等方法构建了炉内气液两相流动过程数值模型,据此对不同送风流量(1 300、1 500、1 700 m3/h,标态)条件下的熔炼过程进行了数值模拟。结果表明,提升送风流量能够在一定程度上提高熔炼效率,但同时也可能导致烟尘发生率增大等问题,因此,送风流量的增幅不宜过大。
张忠堂,刘兰进,蒋春生,聂华平,王瑞祥,徐志峰,马保中
摘要:
以锑氧粉为研究对象,采用热力学软件FactSage计算还原过程各金属氧化物反应趋势、Me-C-O系优势区图及物相平衡分配。结果表明,在一定温度范围内,控制CO分压与O2分压,可促进Sb2O3向金属Sb转化,PbO向金属Pb转化。随着温度的升高,金属Sb和Pb的稳定存在区域逐渐增大。验证试验表明,在还原温度800 ℃,还原煤率20%条件下,锑氧还原过程可顺利进行,产出合金品位大于98%,合金收率90%以上。
饶剑,李明冬,严康,张健,王洪博,王盟凯,张忠堂,余群波
摘要:
火法炼铜吹炼过程产出大量铜渣,经酸浸处理回收铜等有价金属后会产生大量高硅渣。为了实现高硅渣的无害化处置和硅的回收利用,采用热力学软件Factsage 7.3和HSC 6.0对高硅渣碱性焙烧过程主要反应的ΔG—T图、物相平衡分配图及Na2O-SiO2-FeO体系相图进行计算和绘制。研究结果表明:焙烧温度和ω(Na2O)/ω(SiO2)的变化会显著影响焙烧转型过程和产物的物相组成。理论上实现SiO2转型的优化条件为:焙烧温度800~900 ℃、ω(Na2O)/ω(SiO2)=0.41~0.64。高硅渣中的杂质Al和Fe参与反应过程,且不溶性杂质NaAlSiO4较可溶性杂质Na2FeO2优先生成。根据热力学分析结果,开展了验证试验,结果表明:在碳酸钠过量系数为SiO2、Al和Fe理论总用量的0.9倍,焙烧温度850 ℃,焙烧时间2 h的条件下,硅的浸出率达到88.56%。
舒波,王恩志,徐建新,陈习堂,任军祥,俞建明,高荣,王华
摘要:
针对阳极炉炼铜还原期终点判断依赖人工判断的局限,利用机器学习技术实现智能判断。通过图像去模糊处理优化图像特征,对图像进行灰度差分矩阵运算,将矩阵中提取出的特征值作为神经网络的输入,构建了一种新的铜阳极炉精炼还原期终点判断模型。试验结果显示,在真实生产环境下,采用GRNN算法对还原终点进行预测,有助于消除铜阳极炉精炼过程中不同指标之间的相关性,减少了数据冗余和系统误差,使预测精度提高至96.54%。相较于传统方法,这种新的判断模型有效提高了阳极炉炼铜还原期终点判断的准确性。
轻有色金属
何毅,周龑,王奕博,潘晓林,于海燕
摘要:
随着我国铝土矿品位的逐年降低,拜耳法很难满足氧化铝生产要求,烧结法的优势日益突出,而熟料浸出是烧结法生产氧化铝的关键工序,直接影响氧化铝浸出率、碱耗、赤泥沉降性能等技术经济指标。因此,本研究以低品位富铁铝土矿烧结熟料为原料,系统考察浸出工艺参数对熟料浸出性能的影响及其机理。结果表明,浸出液分子比、苛碱浓度、碳碱浓度和浸出温度、时间、液固比均能影响熟料浸出性能;矿石中氧化铁含量提高能够降低烧结熟料氧化铝浸出率,但降低幅度不大;在分子比1.25、苛碱浓度40 g/L、碳碱浓度25 g/L、浸出温度80 ℃、浸出时间20min、液固比5的最佳浸出条件下,低品位富铁铝土矿烧结熟料Al2O3和Na2O浸出率可分别达到85%和95%以上。
李晓峰,刘金辉,张少军
摘要:
碳热法炼镁工艺具有能耗低和碳排放低的优点,但由于混合气发生逆反应的问题导致其并未工业化应用。提出一种新型碳还原炼镁工艺,并运用热力学计算软件FactSage8.2进行热力学分析。第一阶段炼镁工艺的合适温度和系统真空度区间分别为1 250~1350 ℃和2 000~4 000 Pa;第二阶段电石冶炼工艺的合适温度和系统真空度区间分别为1 650~1 800 ℃和3 000~10 000 Pa。相关试验结果表明:随着系统压强的增大,第一阶段副反应发生程度减弱;在1 350 ℃、4 000 Pa和反应时间2 h的条件下,第一阶段炼镁还原率达90%以上且副反应发生程度微弱;在1 800 ℃、5 000 Pa和反应时间0.5 h的条件下,第二阶段反应所得电石品质可达到市场优等品(发气量≥300 L/kg)的标准。
刘永轶,郑洁,李其贵,路晓涛
摘要:
高硫高碳铝土矿在高温拜耳法溶出生产中碳、硫的进出平衡控制至关重要,关系到溶液体系中碳碱和硫含量对生产的影响是否可控。在配料中石灰是最重要及使用量最大的添加剂,在常规配灰范围内,石灰中含碳量占进入流程总无机碳的30%~40%,经研究石灰配入量和自身含碳量对系统碳、硫进出平衡有明显的影响。生产中,在赤泥C/S比为0.45~1.0时,总体上碳、硫进入赤泥的排出量随配灰的降低而增加,其中C/S容易实现进出平衡,有机碳又比无机碳容易实现进出平衡。在使用高硫高碳铝土矿拜耳法生产中要加大碳的排除,建议根据溶出指标情况尽量降低配灰,通过提高石灰质量或分解母液化灰提前排除石灰中的碳,同时控制矿石硫的含量。
稀贵金属
高丽霞,陈晓东,戴子林,吴长永,张魁芳,洪秋阳,吴海鹰
摘要:
开展石煤钒矿酸浸液的还原与中和不同先后顺序对钒损失及钒的还原程度的影响,及对钒离子和铁离子的价态变化规律影响的研究,为建立制备合格萃钒原液提供方法和理论指导。结果表明,与石煤钒矿酸浸液先还原后中和过程对比,先中和后还原过程的钒损失率小(<4%),还原剂Na2S2O3用量一样,因此选择先中和后还原工艺。先以碳酸钙中和,控制中和终点pH=2.2~2.3;再以Na2S2O3还原,1 L酸浸液用量为15.0~20.0 g,中和还原后溶液pH=2.9~3.0。由此制备出最佳萃钒原液。通过研究钒矿酸浸液中和还原过程中铁和钒的价态变化可知,无论酸浸液中和与还原二者先后顺序如何,均可判断出铁和钒的还原程度及钒的损失程度,1 L酸浸液Na2S2O3最佳用量均为15~20 g,可作为研究钒矿酸浸液中和还原过程的辅助手段。
黎晓
摘要:
铀矿酸法水冶采用浓硫酸浸铀,矿石中的硅酸盐随同浸出后在浸出液中形成硅的累积,对离子交换和溶剂萃取工艺造成不利影响。采用一种新型聚羧酸凝聚剂KemEcal 4968,分别以30、70、140 mg/L的用量,对中广核纳米比亚湖山铀矿浸出澄清液(PLS)和浸出矿浆(LDS)的硅进行脱除试验。结果表明,30~140 mg/L用量KemEcal 4968凝聚剂对PLS溶液除硅率可达42%~62%,而对LDS除硅率只有11%;KemEcal 4968絮凝除硅过程中不会造成体系铀、铁组分的损失;PLS除硅残留KemEcal 4968对逆流倾析浓密机组(CCD)固体沉降速率和上清液浊度影响较小。KemEcal 4968凝聚剂是该矿山较好的除硅备选试剂。综合考虑除硅效果,兼顾避免KemEcal 4968凝聚剂过量残留,以及过多硅被沉淀会造成CCD底流密度增加而影响泵送性能,建议KemEcal 4968凝聚剂用量采用30 mg/L为宜。
材料与设备
陈晓丹,宋康,范舟风,周婷,王军涛
摘要:
为获得太阳能光热发电用的低熔点高热稳定温度的蓄热熔盐,采用材料掺杂方法,往NaCl-KCl-ZnCl2三元体系的两个共晶点E1和E2中掺杂不同质量分数的无水LiCl,得到了12种不同组成比例的混合熔盐,并对其进行了差式扫描量热法(DSC)熔点测试、热重(TG)动态热稳定测试、52 h静态热稳定测试和熔盐密度测定。DSC试验结果表明,制备的四元混合熔盐的最低熔点为174.2 ℃,比其掺杂前的E1共晶点的熔点210.4 ℃降低了36.2 ℃,相应的相变潜热为78 J/g;TG动态热稳定和长时间静态热稳定试验表明,新四元混合盐的热稳定温度为700 ℃;熔盐液态密度测试表明,新四元混合熔盐在250~700 ℃的液态密度为2.35~2.58 g/cm3。该四元混合熔盐有可能用作太阳能光热发电的蓄热储能材料。
环境工程
赵美姿,封雪,赵吉睿,李炜
摘要:
基于已构建的重点行业企业污染物排放强度评估模型,根据已掌握的天津市场地污染排放情况,选择了来自天津市五个重点行业(石化、农药、涂料、炼钢、电镀)的共25家代表性企业,对该模型进行了应用测试。通过评估方法对逐家企业进行优控污染物分析,随后构建评估指标体系并进行测算,将测算结果与实测结果进行对比,以验证排放强度评估模型在不同行业的适用性,进一步完善评估技术方法体系。测算结果表明,24家企业属于中强度排放,1家石化行业企业属于较高强度排放,测算结果与各企业风险筛查得分、优控污染物实测占标率的比对结果也具有整体一致性,个别企业存在出入,但情况基本吻合,总体在误差可接受范围内。本研究可为场地污染源排放强度评估测算提供参考,为经济快速发展地区场地土壤环境管理提供技术支撑。
姜方荣,潘进礼,蒋文波,宋勇,高柏,马文洁,赵崇祯
摘要:
矿山周围土壤放射性污染问题对生态环境及人体健康构成威胁,亟需对铀污染土壤展开高效修复技术研究。以某铀矿区的放射性污染土壤为研究对象,探究不同淋溶剂类型、淋溶剂浓度、液固比及复合淋溶剂配比去除铀的最佳工艺参数。结果表明:化学淋溶剂对铀污染土壤中铀的去除性能存在明显的差异,表现为无机酸(48.70%)>有机酸(31.91%)>螯合剂(23.31%)>无机盐(17.26%)。复合淋溶剂及电动化学淋溶法的联合使用可有效提高污染土壤中铀的去除率,其中,在电压30 V、柠檬酸+氯化铁复合浓度0.1 mol/L+7.5 g/L、液固比5 mL/g、温度25 ℃的最佳条件下,污染土壤中铀的平均去除率达59.75%,较单一化学淋溶提高了13.37个百分点。
郑廷雨,姚元,刘睿,叶渊,朱焰,刘玉涛,宋坦坦
摘要:
为解决地下水修复过程不彻底、处置周期较长等问题,基于某炼钢场地地下水有机污染提出新的治理模式。该模式首先对地下水污染区域边界建设止水帷幕,然后通过基坑开挖的方式清理污染地下水和含水层介质土壤。污染地下水通过基坑降水进行收集和处理,含水层介质土壤进行异位热脱附修复。结果表明,止水帷幕渗透系数小于1×10-7 cm/s,避免修复过程中污染地下水扩散,修复后的地下水和土壤中苯并(a)芘浓度分别低于检出限(0.004 μg/L和0.1 mg/kg),污染物去除率接近100%。该联合治理模式具有污染修复彻底、效率高,为场地地下水修复开拓了新思路。
满嘉乐,丁德馨,马建洪,张辉,郭可儿
摘要:
酸法地浸退役采区地下水常遗留铀浓度超标的难题,其高效修复亟待解决,而探明地下水中铀的形态及影响因素是实现其高效修复的关键。本文以新疆某酸法地浸采铀矿山退役采区地下水为研究对象,采用PHREEQC模拟分析了温度、pH、pe、Fe3+浓度及Fe2+浓度对地下水中铀形态及矿物饱和状态的影响。结果表明:1)地下水中铀的主要形态为UO2SO4和UO22+,分别占63.43%和32.54%;2)铀的赋存形态受地下水pH、pe、温度、Fe2+和Fe3+共同影响,其中pe是控制地下水铀价态的主要因素;3)地下水pH和pe对矿物的饱和状态影响较大,而温度、Fe2+和Fe3+浓度的影响较小,其中pH和pe对沥青铀矿、柱铀矿和Fe(OH)3的饱和状态影响最为明显。这些研究结果可为酸法地浸采铀矿山退役采区地下水修复方案的制定提供理论指导。
王蓉,成霖,吴啸宇,高柏,马文洁,宋勇
摘要:
以南方某退役铀矿山为对象,分别在平、丰、枯水期对铀矿山尾矿库下游地下水进行采样分析,查明地下水中典型放射性核素铀的时空分布特征;探究铀存在形式与地下水环境参数间的相关关系;使用健康风险评价模型对不同人群的致癌风险进行分类评估,为铀矿山退役后的地下水环境质量评估提供依据。研究结果表明:尾矿库下游平水期地下水中铀的平均含量最高,为0.14 mg/L,丰水期和枯水期地下水中铀含量较低,浓度在0.017~0.049 mg/L;地下水中铀的主要存在形式有UO2(CO3)4- 3、UO2(CO3)2- 2,存在形式受水文地球化学参数pH、Eh以及主成分Cl-、HCO3-影响显著;不同水文期地下水中铀的致癌风险值均未超过规定阈值,对成人和幼儿暂无健康威胁,但仍应加强该区域地下水质量监测,以保障周边环境安全。
宋鑫,熊芷毓,李杰,毛悦梅,曾涛涛
摘要:
在统计近10年来我国南方铀尾矿土壤和水体中铀污染相关文献数据的基础上,采用单因子指数法和潜在生态危害指数法对铀尾矿的土壤和水体中铀的分布及其污染状况进行了分析探讨。结果显示,当以各地区的背景值作为参照时,土壤和水体铀含量的变异系数(CV)分别为109.9%和103.5%,表明铀的分布不均匀。土壤、水体中铀的单因子污染指数范围分别为0.45~17.63和1.44~140.31,平均值分别为4.83和24.63;内梅罗综合污染指数范围分别为0.90~13.42和4.40~425.53,平均值分别为13.42和46.35,潜在生态风险危害系数E_r^i范围分别为17.82~705.24和57.42~5612.24,平均值分别为193.19和985.03。华南地区铀尾矿土壤、水体中铀的含量较高,且各分区中铀的分布不均匀,存在较大差异。华南地区铀尾矿土壤和水体的污染及生态风险值得进一步关注。
李冠超,徐志良,温丽容,孙功明,王战勇,毕明亮,李小燕,李琨
摘要:
采用共沉淀法,合成了钴镁复合材料,运用SEM、XRD、FTIR和XPS等手段对复合材料进行了表征分析,并探究了去除时间、溶液pH、离子强度、U(Ⅵ)初始浓度、固液比、反应温度对复合材料去除废水中U(Ⅵ)性能的影响。吸附试验表明,在去除时间30min、溶液pH为4.0、固液比6.0 g/L、反应温度75 ℃的条件下,钴镁复合材料对水中U(Ⅵ)的去除效果最好,去除率约100%。等温吸附、动力学和热力学研究表明:吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,并且是一个自发且不可逆的吸热反应过程。根据最佳吸附条件,将钴镁复合材料应用于广东省某伴生矿实际废水中U(Ⅵ)的去除,结果表明,U(Ⅵ)去除率为98.1%,处理后的实际废水铀含量达到《稀土工业污染物排放标准》(GB 26451—2011)排放标准要求,该复合材料在伴生放射性矿含铀酸性废水处理方面具有良好的应用前景。
曹梦竺,王铎,马婷
摘要:
针对酸性矿山废水高浓度硫酸盐和金属离子以及低pH的污染情况,从矿区煤矸石堆的底泥和浸出液中筛选鉴定出一株硫酸盐还原菌,根据其形态特征以及16SrRNA基因序列进行鉴定,研究碳源、温度、pH值、初始硫酸盐浓度对该菌株生长和还原硫酸盐的影响,并利用该菌株处理酸性矿山废水。菌株经过16SrRNA基因测序后,鉴定为Citrobacter freundii,命名为S1(NCBI登录号:PP273014)。菌株S1在35℃、pH为7.0、SO42-浓度为2000mg/L的条件下生长最为旺盛。菌株S1对酸性矿山废水中TFe、Mn2+、Zn2+和SO42-均有一定的处理效果,接种7d后去除率分别为81.96%、35.08%、52.92%和63.24%,废水pH从4.38提高到了6.6左右。
冶金史
周义岚,魏国锋,李清临,常宏杰,樊温泉
摘要:
对河南新郑郑韩故城及周边地区墓葬出土的6件铁器进行科技检测,采用了金相、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)两种试验方法,对样品进行金相组织观察及夹杂物成分分析。样品种类包括剑、带钩、削、铲。经分析样品均为生铁及生铁制钢制品,其中三件为铸铁脱碳制品,一件白口铁制品,一件韧性铸铁制品及一件炒钢制品。出土铁器的制作工艺有明显区别,选择性使用了锻打、退火等加工工艺;其中存在铸铁脱碳钢样品具有高锰特征,可能与使用含锰矿石冶炼有关。通过检测与分析,中原地区在汉代时期(王莽新朝至东汉中期)仍沿袭战国时期制铁工艺,进一步了解该时期制铁工艺发展情况。