2025年第6期目录
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    重有色金属
  • 寸之亘,李会泉,邢鹏,戴煜,王晨晔,王海北,柯艳春,周强,王兴瑞,王艳艳,周鹏飞
    摘要:
    热解是废旧三元锂电池预处理脱除有机物的有效手段。开展了废旧三元锂电池热解产物识别研究,通过TG-DTA、XRD、GC、GC-MS分析,探究了热解气、热解油及热解渣的组成和特性。结果表明:热解气主要由还原性小分子气体组成,热解油主要由长链的烃、醇类化合物以及电解液溶剂组成,黑粉主要为正负极材料。多组分热解能够促进正极材料的还原,并影响热解油和热解气的成分。基于热解产物的组成特性,设计了废旧三元锂电池全组分热解分质回收方案,为废旧三元锂电池的回收提供了新思路。
  • 赵娟1,2,3,4,5,聂榕,刘学,田炳阳,杨鑫龙,温建康,武彪
    摘要:
    铜生物浸出技术作为一种绿色、高效的矿产资源提取方法,为矿物加工和有色金属冶金领域的绿色转型提供了新途径。综述了浸铜微生物研究、铜微生物浸出研究、铜生物堆浸工程化技术研究及工业应用的最新进展,重点分析了各项技术的创新点和局限性,提出了未来在专属高效菌种选育与驯化、浸矿微生物代谢途径构建、强化浸出新技术创新与节能环保装备研制、新型可视化动态预测模型与AI(人工智能)等方面能够开展的工作,旨在为铜生物浸出的研究和应用提供新的思路,从而提高生物浸出效率和铜资源及其他有价金属资源的综合回收率,促进生物浸出的工业应用。
  • 谢宇斌,牟思宇,王绛
    摘要:
    在全球能源转型加速推进的背景下,传统化石能源引发的环境负外部性问题日益凸显,推动可再生能源发展已成为全球共识。中国光伏产业经过十余年发展,已在技术研发、市场规模、出口体量等维度确立全球引领地位,但当前正经历从高速增长向波动调整的结构性转变。通过梳理我国光伏产业政策演进路径,结合市场供需格局与技术发展现状,系统分析产业面临的四大挑战:产能过剩引发低价竞争、技术迭代导致资产减值风险、地缘政治加剧海外市场拓展困境,以及消纳并网存在体制机制障碍。对此,针对性提出四方面对策建议:优化产业结构化解过剩产能、强化技术创新投入降低迭代风险、实施多元化战略拓展国际市场、完善电力系统提升消纳能力。
  • 刘海鹏,张勤,高瀚杰,杨洪英1,2
    摘要:
    铅冶炼烟气形成SO3会造成冶炼设备、管道的低温腐蚀,以及导致碱金属铁三硫酸盐形成,进而引起炉边腐蚀。讨论了铅冶炼烟气中SO3的生成原因。针对铅冶炼烟道的气相体系开展热力学平衡研究,使用FactSage软件模拟铅冶炼烟气,聚焦温度、气相组成等关键因素对铅冶炼烟气内平衡组分以及SO2均相氧化作用的影响机制,在均相条件下500 ℃时SO3的生成量最大。同时构建了一套包括配气系统、反应系统以及吸收检测系统的固相催化试验平台,研究铅灰中的固态氧化物对SO2转化为SO3的影响。结果表明,铅冶炼烟道烟尘促进了烟气中SO2向SO3的转化,铅灰中的氧化物Fe2O3、PbO对SO3的形成起到了催化氧化的作用,本试验中,在铅灰存在条件下,600~800 ℃内SO3的转化率均超过了4.5%,铅灰异相催化效果均明显高于气相氧化结果;Fe2O3独立试验条件下,温度800 ℃时,SO3的转化达到最大值为15.45%;PbO独立试验条件下,温度800 ℃时,SO3的转化达到最大值4.23%。
  • 张哲华,王莹,孙博学,高峰
    摘要:
    稀土磁性材料在新能源、可再生能源发电及环保产业的市场需求持续增长,作为全球稀土磁性材料的主要生产国,我国将继续满足全球对稀土资源的高需求。然而,其生产过程伴随严重的环境污染问题,亟需采取节能降碳措施。研究建立了基于多目标情景的稀土磁性材料碳排放及节能减碳协同分析模型,核算了我国典型稀土磁材产品的能耗及碳足迹,并通过分析先进技术应用、矿物来源调整、再生制造推广和电力结构优化等多重因素,探究了稀土磁材行业的节能减污降碳协同路径。研究结果表明,联合情景一和二在中、高推广效率下均能实现2030年碳达峰目标,但2050年稀土磁材行业仍将产生约537.14万t碳足迹,需进一步应用CCUS技术以实现2060年碳中和目标。
  • 彭首宾,陈延信,赵博,黄淞,田增愿
    摘要:
    镍渣是红土镍矿酸浸工艺中产生的富铁固废,因硫含量过高而无法作为炼铁原料使用。以CO为还原剂,在分散态下对镍渣进行焙烧脱硫,考察了CO浓度、时间和温度对脱硫率的影响,通过分析反应前后矿物相组成、全硫含量变化、微观和宏观形貌变化,探讨了脱硫反应的过程特征。结果表明:镍渣主要矿物相为赤铁矿(Fe2O3),硫物相以铁矾[K2Fe(H2O)6(SO4)2]和明矾酸盐[(H3O)Al3(SO4)2(OH)6]形式存在。脱硫率与温度和时间正相关,但温度超过900 ℃后,镍渣熔融出现液相,不利于脱硫。在CO浓度为5%、温度850~900 ℃、焙烧时间2~8 min时,脱硫率达到95%以上。在CO气氛下,镍渣脱硫反应动力学机理函数为(1—α)-1—1,活化能为106.67 kJ/mol,指前因子为A=105.34。研究结果可以为镍渣焙烧脱硫处理及资源化利用提供参考。
  • 万廷勇,柯平超,徐玲玲,马晓磊,万凌云,周义朋,黎广荣,王健
    摘要:
    通过对新疆阿克陶科邦锰业制造有限公司生产的电解锰阳极泥(EMAS)进行矿物学分析,确定该电解锰阳极泥中Mn、Pb的含量分别为44.7%和6.0%,分别以(NH4)xMn8O16、MnO1.88和PbSO4形式存在,相互嵌合形成致密块状结构。针对该电解锰阳极泥,以葡萄糖为还原剂,硫酸为浸出剂进行浸出试验,考察了糖矿比、酸矿比、液固比、浸出温度与浸出时间对锰浸出的影响。结果表明,在EMAS﹕C6H12O6?H2O﹕H2SO4的质量比为1﹕0.125﹕1.2,液固比4﹕1 mL/g,浸出时间120 min,温度95 ℃的条件下,Mn的浸出率达到96.04%,浸出渣中矿相转化为PbSO4,消解法测得铅品位为48.12%。浸出过程相关反应的ΔGθ T-T关系图显示,葡萄糖的氧化为自发反应,以多种途径进行,反应前期碳链断裂转化成价低的醛糖和甲酸,后期甲酸被进一步氧化成二氧化碳和水,但从氧化前端到后端的过程中,反应ΔGθ T逐渐增大,使得反应难度增大,有机物反应不完全。
  • 秦国涛,王小芳,郑思奇
    摘要:
    生物质作为一种全生命周期零碳排放的可再生碳源,在替代煤炭上具有巨大的潜力。在冶金行业,生物质已经得到了一定的研究与关注,但目前来说被关注得更多的是生物质的燃料属性且集中在钢铁行业。选用稻壳炭作为还原剂,冶炼含镍1.45%、铁24.5%的红土镍矿,与神木半焦对比,讨论了还原剂用量、熔炼温度、保温时间对熔炼效果的影响。结果表明,冷却后的镍铁合金出现明显的偏析现象,熔渣的主要成分为镁橄榄石、顽火辉石和辉石。综合考虑镍铁的品位和回收率,红土镍矿火法冶炼工艺中,稻壳炭作为还原剂可行且效果良好。熔炼过程的最佳参数为:还原剂固定碳质量和红土镍矿中NiO和Fe2O3的氧质量之和比取0.339 kg/kg(神木半焦用量5%,稻壳炭用量6.38%),高温熔分参数取1 550 ℃保温60 min,采用稻壳炭和神木半焦还原获得镍铁合金含铁分别为85.98%、87.31%,含镍分别为12.47%、11.26%。对应镍回收率分别为95.18%、97.00%;铁的回收率分别为77.76%、64.67%。合金中几乎不含锰和铬,钴的回收率则分别为40.8%、37.9%。
  • 何恩,王雨,朱鹏春,陈福光,班卿,林艳
    摘要:
    砷、锑、铋是铜矿的典型伴生杂质,在阳极铜中主要以复杂氧化物形态存在,在铜电解精炼过程可在阳极发生酸溶蚀和电化学溶解,并进一步氧化生成高价态金属离子。杂质砷、锑、铋对铜电解过程的影响主要包括:1)杂质离子在电解液中循环富集,在高电流密度和铜离子局部贫化明显时,将与铜在阴极共沉积;2)电解液中不同价态的砷、锑、铋离子相互结合生成对应的砷酸盐或锑酸盐复合沉淀,产生漂浮阳极泥并机械包埋进阴极铜,造成阴极铜表面长粒子和杂质超标;3)当阳极铜含较高的砷、锑含量时,如浇铸冷却曲线控制不当,可能形成Cu3As或Cu3Sb等杂质析出相,而较高的铋含量则造成杂质银的局部富集,均可诱发阳极钝化。在探讨砷、锑、铋对铜电解影响机制的基础上,详细介绍了现行电解液净化脱除砷、锑和铋的技术进展,对比分析了电沉积法、吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法和电解液自净化法等除杂方法,并提出精准调控阳极铜中核壳结构杂质析出相的生成,可同步实现有价元素富集和多元杂质协同脱除,是铜电解精炼实现精细控制的发展路径之一。
  • 轻有色金属
  • 郑洁,齐利娟,康少杰,于晴
    摘要:
    以国内外两种典型铝土矿为对象,研究不同溶出工艺条件对两种矿石中有机碳反应率及草酸盐转化率的影响。结果表明:在适宜条件下,国产矿中有机碳的反应率约为33%,草酸钠转化率约为15%,生产1 t氧化铝约1 kg有机碳进入生产系统,同时产生约2.63 kg草酸钠;进口矿采用低温溶出工艺时,有机碳的转化率约为55%,草酸钠的转化率约为8%,每吨氧化铝草酸钠转化量约为1.58 kg。进口矿采用高温溶出工艺时,建议溶出温度265 ℃,溶出时间5~10 min,在此条件下,有机碳的转化率约为60%,生产1 t氧化铝约2 kg有机碳进入生产系统,是国产矿的2倍,同时草酸钠的转化率约为15%~16%,每吨氧化铝草酸钠转化量为2.9~3.05 kg。
  • 赵峰,汪胜东,蒋伟,张登高,孙旭东,毛寒成,陆慕瑶,谢思源
    摘要:
    溶剂萃取广泛应用于湿法冶金溶液净化及有色金属提取,也是铍溶液净化的主要手段。混合澄清萃取槽由于具有良好的性能与可操作性在工业上得到广泛应用,其结构主要由混合室和澄清室组成。混合室内混合传质的程度直接影响这个工艺过程所采用的萃取级数和装备尺寸。改善两相流场是强化液滴破碎和传质的有效方法,但目前很难通过试验方法对流场的湍流耗散和剪切力等参数进行测量。为了研究铍溶液萃取过程混合室内液(水相)-液(有机相P204)两相流体在搅拌环境下的各种流动特性,采用双流体模型(Two fluid model, TFM)结合移动参考系技术实现铍溶液萃取过程的模拟。研究了挡板对混合室内速度、湍流动能、湍流耗散率和剪切速率的影响。结果表明,铍溶液的溶剂萃取可基于混合澄清槽来实现。通过在混合室内添加挡板以改善两相流场,使混合室内的溶质可以及时地扩散,减小死区,增大反应速率,混合室最大湍流动能提高0.95×10-2 m2/s2,有挡板的混合室内最大湍流耗散率达到无挡板时的2倍,液滴破碎更加充分,使传质面积和传质速率都得到提升,将萃取时间由20 min缩短至12 min。在实际应用时,可考虑将其作为强化液滴破碎和传质的有效手段。
  • 稀贵金属
  • 高腾跃,谢锋,白云龙,杨志伟,李齐
    摘要:
    为了提高含硫金矿的氰化浸出率,将超声引入常规氰化浸出,研究超声对金浸出率和动力学的影响,进一步探讨其强化机理。结果表明,初始氰化物浓度40.8 mmol/L,35 ℃下常规氰化浸出6 h,金浸出率为51.3%,360 W超声辅助浸出2 h和6 h,金浸出率分别达到53.3%和68.4%,超声辅助浸出2 h的金浸出率与常规浸出6 h接近。此外,浸金的动力学数据符合内扩散模型。超声的施加使活化能从常规氰化反应的21.83 kJ/mol降低到14.07 kJ/mol。扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)和粒径分布的结果进一步表明,超声对氰化浸出的增强是由于空化带来的热效应和机械效应,促进了固液传质,加速了反应过程。主要表现为在超声波作用下,矿浆温度升高,颗粒比表面积增大,颗粒粒径减小,矿物颗粒中出现孔隙和沟壑。
  • 陆鸿宇,张伟光,陈日凡,曹雪娇,李中林,陈杨,李义兵,王泽玮,黄宇坤
    摘要:
    钒渣是含钒钛磁铁矿冶炼的副产物,既是一种有潜力的有效提钒提铬原料,也是中国提钒最主要的原料之一。目前主要采用浸出方法提取渣中的钒,而含铬的有毒溶液提取钒后不能妥善处理,对人类、动物和环境都有潜在的威胁。此外,由于钒和铬在溶液中的化学性质相似,很难完全分离。基于此,研究了钙化焙烧—硫酸浸出工艺从钒渣中提取钒,而铬基本不被浸出留在渣中,考察了不同焙烧条件和浸出条件对钒渣中钒、铬、钙提取的影响。结果表明:钒渣中富含铁和硅元素,其中钒主要以三价离子状态存在于钒铁尖晶石(FeV2O4)中。钒渣的主要矿物组成还包括橄榄石相(Fe2SiO4)、硅酸盐相以及辉石相(Ca(Mg,Al,Fe)Si2O6),这些成分共同构成了钒渣的矿物多样性。钒渣在n(CaO)/n(V2O5)=1.25、钒渣粒度75 μm、950 ℃焙烧3 h,然后在70 ℃下用20%硫酸溶液浸出3 h,钒浸出率可达88.99%,铬、钙基本不浸出,钒渣杂质脱除效果较好。实现了从高铬钒渣(HCVS)中高效提取钒,浸出渣可作为提取铬的新原料,为钒钛磁铁矿中有价金属的综合利用提供了一条新途径。
  • 张才利,李正强,李钊,李小伟,权海奇,尹永朋,王苗,庞康
    摘要:
    采用薄片鉴定、扫描电镜、电子探针等方式对鄂尔多斯盆地西南缘X铀矿床开展工艺矿物学研究,同时根据工艺矿物学研究成果开展室内浸出试验。结果表明:1)铀矿物主要以含钛铀矿物、沥青铀矿形式赋存在中细粒长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩及长石岩屑质石英砂岩中;2)不同浸出试剂(H2SO4、NH4HCO3及Na2CO3)搅拌试验结果表明,矿石浸出效果良好,均可达到90%以上;3)浸出液中氧化剂用量对于浸出效果有明显影响,降低氧化剂用量,会降低铀的浸出率;4)柱浸试验结果表明,粒度变化对于矿石浸出效率无明显影响,碱法采用10 g/L Na2CO3+5 mL/L H2O2连续浸出方式,铀的浸出率为74.3%,采用停淋交替时浸出率为83.3%。酸法采用10 mL/L H2SO4+10 mL/L H2O2作为浸出剂连续浸出,浸出率可达93%。
  • 袁志华,盛严武,孙占学,周仲魁,刘亚洁,刘金辉,周义朋,李明东,温桃,李思雨,陈嘉兴
    摘要:
    Acidiphilium multivorum(简称A.m)菌具有铁还原性和硫氧化性,这对铀矿生物浸出具有重要的启示作用。研究表明,铀矿生物浸出中Acidithiobacillus ferrooxidans(简称A.f)菌与A.m菌主要表现为铁循环和碳循环的协同作用,以某硬岩型铀矿为浸出材料,开展A.f菌与A.m菌协同浸铀时,A.m菌的铁还原作用协同A.f菌的铁氧化作用,促进浸出体系中铁的循环,铁循环使得A.f与A.m菌获得了更多和更长久的能源物质,促进了它们的生长繁殖;A.f菌在浸铀过程中,会产生有机物,这些有机物会限制A.f菌的生长繁殖,但A.m菌在铁还原过程中能利用这些有机物进行异养生长,因此可解除其对A.f菌生长繁殖的抑制作用,同时产生CO2,能进一步为A.f菌提供了无机碳源。此外,A.m菌还能利用单质硫获得能源,促进单质硫氧化为硫酸,硫酸能分解铀矿石表面的黄钾铁矾,缓解铀矿石表面钝化膜的形成,最终提升铀的浸出效率。
  • 张帆,王海北,张金池,刘贵清,王芳,李拓夫
    摘要:
    废汽车尾气净化催化剂是重要的铂族金属二次资源之一,其高效回收是行业的重要课题。以CuO为捕集剂,选取CaO-SiO2-Al2O3-B2O3-MgO渣型,对废汽车尾气净化催化剂中铂族金属进行捕集回收,从热力学角度分析了铜捕集铂族金属的可行性,系统探究了熔炼温度、熔炼时间、碱度、石英砂与硼砂质量比和捕集剂用量等因素对Pt、Pd、Rh回收率的影响。研究表明,在熔炼温度1 400 ℃、熔炼时间6 h、碱度1.1、石英砂与硼砂质量比1︰2和捕集剂用量占原料质量16%的最优条件下,熔炼渣中Pt、Pd、Rh的平均品位分别为1.4、6.5、1.0 g/t,Pt、Pd、Rh回收率分别达到99.18%、99.41%、98.62%。
  • 材料与设备
  • 孙冰洁,黄晶,张一敏,胡鹏程,刘涛
    摘要:
    针对V2O5制备工艺中产品纯度低、铵耗高,产生大量高浓度氨氮废水等问题,以陕西某厂生产的富钒液为原料,采用水解沉钒—超声洗涤工艺制备高纯V2O5,考察了溶液pH、沉钒温度、沉钒时间对沉钒过程的影响,以及加铵系数、超声功率、超声时间、超声温度、洗涤次数对铵盐洗涤过程的影响。结果表明:在溶液pH为1.8、沉钒温度95 ℃、沉钒时间1.5 h的条件下,沉钒率达到98.98%;在加铵系数为0.5、超声功率400 W、超声时间5 min、超声温度25 ℃的条件下洗涤两次,产品纯度达到99.05%以上。与同一溶液体系下的铵盐沉钒工艺相比,铵耗量降低91.6%,且产品纯度更高,产品平均粒度更小,分布更均匀。超声的引入增加了洗涤过程NH4+与Na+的碰撞频率,缩短了反应时间,提高了铵盐利用率。
  • 胡磊,刘礼俊,李义兵,张伟光
    摘要:
    为探究氧化铁源前驱体形貌对最终烧结产物性能的影响,以溶剂热法合成球状Fe3O4磷酸铁锂前驱体。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对前驱体进行物理化学和电化学性质研究。结果表明,用溶剂热法合成前驱体制备的LP-B在0.1 C下的初始放电比容量为155.2 mAh/g。经过0.1、0.2、0.5、1、2和5 C充放电各循环10圈后,LP-B的最终0.1 C放电比容量相对稳定在155.0 mAh/g,容量保持率为99.8%。在1 C条件下进行了200次循环后,该材料保持了其初始容量的99.2%。在1 C下经过1 000圈循环后降至138.5 mAh/g,容量保持率为97.6%,这表明其具有良好的充放电循环能力和较长的循环寿命。
  • 郑飞,朱德圣,闫喜凤,于洋茜,杨金明,梅一鸣,包万欣,牛彩凤,蒋浩
    摘要:
    SnO2是电催化还原CO2产甲酸的高效催化剂,但SnO2电极制备过程复杂,且添加导电剂、黏合剂会降低其催化活性。因此,采用简便的电沉积法制备SnO2/Cu电极,避免了非活性组分的添加,实现了高性能还原CO2产甲酸。CO2还原试验结果表明,最优电极在—1.8 V(vs. SCE)电位条件下产甲酸法拉第效率(FE)高达80.48%,产速为109.96 μmol/(h?cm2),且在较宽电位范围内(—1.7~—1.9 V(vs. SCE)产甲酸FE>72%。其优越的催化活性源于电极表面均匀分布的SnO2纳米片,该材料结构有利于暴露更多活性位点,增大电化学活性面积。同时,该结构还具有较快的电子转移速率,可有效降低CO2还原能垒。研究结果为设计高效、稳定的SnO2电极提供了重要参考。
  • 高策,张素良,杨洋,谷海涛
    摘要:
    与传统连续法工艺相比,晶种串釜法制备的前驱体具有球形度高、无团聚、粒度分布较窄的优势。采用晶种串釜法制备超高镍三元前驱体Ni0.90Co0.06Mn0.04(OH)2,探究了反应pH、温度及料液总有机碳(TOC)浓度等工艺条件对前驱体结晶性、比表面积、振实密度等参数的影响规律。结果表明,当pH为10.7,温度为75 ℃,料液TOC<46 mg/L时,前驱体的振实密度、比表面积可处于合适的范围,同时具有较高的结晶性。上述条件下制备的超高镍三元前驱体经混锂烧结后,在0.2 C,2.8~4.3 V的化成条件下,初始放电容量达210.8 mAh/g,首次效率为89.4%,循环50次后的容量保持率为96.8%。
  • 环境工程
  • 吕羽,卢玢宇,牛天洋,陈井影,周仲魁
    摘要:
    植物间作在铀污染土壤修复方面具有较强的潜力。以铀污染土壤为研究对象,通过盆栽模拟试验对小白菜和黑麦草进行单、间作处理,探究植物间作体系在铀污染土壤中的根际修复效应。研究表明,间作体系较单作显著增加了植物各部位生物量和铀含量,且小白菜和黑麦草总铀累积量分别较单作提高了59.43%和63.71%。根际土壤分析显示,间作体系促进根际土壤铀形态发生改变,使惰性态铀比例较单作降低,活性态铀比例升高;间作体系增加了小白菜和黑麦草根际土壤有机酸含量,尤其是黑麦草根际有机酸含量增加较为显著,黑麦草根际土壤草酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸分别较单作增加了141.97%、114.09%、135.78%和110.04%;同时,间作体系降低了小白菜和黑麦草根际土壤pH与有机质含量;提高了小白菜和黑麦草根际土壤过氧化氢酶活性与脲酶活性,分别较单作提高了20.65%、84.94%和44.99%、136.97%;此外,间作体系下小白菜和黑麦草根际土壤微生物数量较单作增加了12.53%~141.76%。结果表明,植物间作体系可能促进了根系有机酸的分泌,改变根际微环境,增加了根际活性态铀的比例,有效提升了植物生物量和植物对铀的累积,进而对铀污染土壤的修复起到积极的促进作用。
  • 李嘉欣,熊媛,聂开,杨卫春,徐浩,汪其明
    摘要:
    为探究典型矿区土壤中镉铅随地表径流迁移特征规律,选择湖南省某铅锌金属矿区的土壤为研究对象,以铅锌多金属尾矿渣为污染源,通过室内模拟降雨试验和数值模拟相结合的方式,探究典型金属矿区土壤中镉(Cd)和铅(Pb)的水平迁移规律。结果表明:降雨强度和土壤坡度对土壤侵蚀量和地表径流总量的影响显著,降雨强度的影响(相关系数为0.737)明显高于土壤坡度的影响(相关系数为0.649)。Cd和Pb主要以颗粒态形式迁移。当降雨强度从40 mm/h增加到120 mm/h时,Cd和Pb在地表径流中的迁移量分别增加了142.61 μg(增幅354.8%)和22 399.75 μg(增幅438.1%);当土壤坡度从5°增加到25°时,Cd和Pb的迁移量分别增加了87.60 μg(增幅191.9%)和9 133.45 μg(增幅78.2%)。采用HYDRUS-2D模型对矿区土壤中Cd、Pb的水平迁移进行的模拟分析表明,土壤饱和导水率对模型输出的影响最显著。水平迁移试验结果与实测数据的对比显示,平均决定系数R2为0.63,平均均方根误差RMSE为0.527。研究结果可为矿区土壤重金属污染预测提供参考依据。
  • 冶金史
  • 王卓,王娇娇,纪娟,邵安定,祝浩博,党小娟
    摘要:
    陕西省商洛市丹凤古城楚墓的发掘,填补了战国时期陕南地区楚文化考古的空白,具有重要的历史、艺术及科学价值。为揭示丹凤古城楚墓青铜器所蕴含的科技文化信息,利用偏光显微镜、扫描电子显微镜-能谱仪及电感耦合等离子体质谱仪对典型青铜器的制造技术、合金成分及铜料来源进行了研究。结果表明,29件青铜器中有22件是铅锡青铜,其余均为锡青铜;铅锡青铜器中,部分戈的铅含量较高。所有青铜器均为铸造成型。通过微量元素分析与比较,丹凤古城楚墓部分青铜器铜料来源于长江中下游铜矿带,而其余青铜器铜料来源有待考证,说明该批青铜器铜料来源具有多元属性。此研究为青铜器的保护修复提供科学数据,同时也为全面认识战国时期楚国青铜冶铸技术提供了科学依据。
    重有色金属
  • 寸之亘,李会泉,邢鹏,戴煜,王晨晔,王海北,柯艳春,周强,王兴瑞,王艳艳,周鹏飞
    摘要:
    热解是废旧三元锂电池预处理脱除有机物的有效手段。开展了废旧三元锂电池热解产物识别研究,通过TG-DTA、XRD、GC、GC-MS分析,探究了热解气、热解油及热解渣的组成和特性。结果表明:热解气主要由还原性小分子气体组成,热解油主要由长链的烃、醇类化合物以及电解液溶剂组成,黑粉主要为正负极材料。多组分热解能够促进正极材料的还原,并影响热解油和热解气的成分。基于热解产物的组成特性,设计了废旧三元锂电池全组分热解分质回收方案,为废旧三元锂电池的回收提供了新思路。
  • 赵娟1,2,3,4,5,聂榕,刘学,田炳阳,杨鑫龙,温建康,武彪
    摘要:
    铜生物浸出技术作为一种绿色、高效的矿产资源提取方法,为矿物加工和有色金属冶金领域的绿色转型提供了新途径。综述了浸铜微生物研究、铜微生物浸出研究、铜生物堆浸工程化技术研究及工业应用的最新进展,重点分析了各项技术的创新点和局限性,提出了未来在专属高效菌种选育与驯化、浸矿微生物代谢途径构建、强化浸出新技术创新与节能环保装备研制、新型可视化动态预测模型与AI(人工智能)等方面能够开展的工作,旨在为铜生物浸出的研究和应用提供新的思路,从而提高生物浸出效率和铜资源及其他有价金属资源的综合回收率,促进生物浸出的工业应用。
  • 谢宇斌,牟思宇,王绛
    摘要:
    在全球能源转型加速推进的背景下,传统化石能源引发的环境负外部性问题日益凸显,推动可再生能源发展已成为全球共识。中国光伏产业经过十余年发展,已在技术研发、市场规模、出口体量等维度确立全球引领地位,但当前正经历从高速增长向波动调整的结构性转变。通过梳理我国光伏产业政策演进路径,结合市场供需格局与技术发展现状,系统分析产业面临的四大挑战:产能过剩引发低价竞争、技术迭代导致资产减值风险、地缘政治加剧海外市场拓展困境,以及消纳并网存在体制机制障碍。对此,针对性提出四方面对策建议:优化产业结构化解过剩产能、强化技术创新投入降低迭代风险、实施多元化战略拓展国际市场、完善电力系统提升消纳能力。
  • 刘海鹏,张勤,高瀚杰,杨洪英1,2
    摘要:
    铅冶炼烟气形成SO3会造成冶炼设备、管道的低温腐蚀,以及导致碱金属铁三硫酸盐形成,进而引起炉边腐蚀。讨论了铅冶炼烟气中SO3的生成原因。针对铅冶炼烟道的气相体系开展热力学平衡研究,使用FactSage软件模拟铅冶炼烟气,聚焦温度、气相组成等关键因素对铅冶炼烟气内平衡组分以及SO2均相氧化作用的影响机制,在均相条件下500 ℃时SO3的生成量最大。同时构建了一套包括配气系统、反应系统以及吸收检测系统的固相催化试验平台,研究铅灰中的固态氧化物对SO2转化为SO3的影响。结果表明,铅冶炼烟道烟尘促进了烟气中SO2向SO3的转化,铅灰中的氧化物Fe2O3、PbO对SO3的形成起到了催化氧化的作用,本试验中,在铅灰存在条件下,600~800 ℃内SO3的转化率均超过了4.5%,铅灰异相催化效果均明显高于气相氧化结果;Fe2O3独立试验条件下,温度800 ℃时,SO3的转化达到最大值为15.45%;PbO独立试验条件下,温度800 ℃时,SO3的转化达到最大值4.23%。
  • 张哲华,王莹,孙博学,高峰
    摘要:
    稀土磁性材料在新能源、可再生能源发电及环保产业的市场需求持续增长,作为全球稀土磁性材料的主要生产国,我国将继续满足全球对稀土资源的高需求。然而,其生产过程伴随严重的环境污染问题,亟需采取节能降碳措施。研究建立了基于多目标情景的稀土磁性材料碳排放及节能减碳协同分析模型,核算了我国典型稀土磁材产品的能耗及碳足迹,并通过分析先进技术应用、矿物来源调整、再生制造推广和电力结构优化等多重因素,探究了稀土磁材行业的节能减污降碳协同路径。研究结果表明,联合情景一和二在中、高推广效率下均能实现2030年碳达峰目标,但2050年稀土磁材行业仍将产生约537.14万t碳足迹,需进一步应用CCUS技术以实现2060年碳中和目标。
  • 彭首宾,陈延信,赵博,黄淞,田增愿
    摘要:
    镍渣是红土镍矿酸浸工艺中产生的富铁固废,因硫含量过高而无法作为炼铁原料使用。以CO为还原剂,在分散态下对镍渣进行焙烧脱硫,考察了CO浓度、时间和温度对脱硫率的影响,通过分析反应前后矿物相组成、全硫含量变化、微观和宏观形貌变化,探讨了脱硫反应的过程特征。结果表明:镍渣主要矿物相为赤铁矿(Fe2O3),硫物相以铁矾[K2Fe(H2O)6(SO4)2]和明矾酸盐[(H3O)Al3(SO4)2(OH)6]形式存在。脱硫率与温度和时间正相关,但温度超过900 ℃后,镍渣熔融出现液相,不利于脱硫。在CO浓度为5%、温度850~900 ℃、焙烧时间2~8 min时,脱硫率达到95%以上。在CO气氛下,镍渣脱硫反应动力学机理函数为(1—α)-1—1,活化能为106.67 kJ/mol,指前因子为A=105.34。研究结果可以为镍渣焙烧脱硫处理及资源化利用提供参考。
  • 万廷勇,柯平超,徐玲玲,马晓磊,万凌云,周义朋,黎广荣,王健
    摘要:
    通过对新疆阿克陶科邦锰业制造有限公司生产的电解锰阳极泥(EMAS)进行矿物学分析,确定该电解锰阳极泥中Mn、Pb的含量分别为44.7%和6.0%,分别以(NH4)xMn8O16、MnO1.88和PbSO4形式存在,相互嵌合形成致密块状结构。针对该电解锰阳极泥,以葡萄糖为还原剂,硫酸为浸出剂进行浸出试验,考察了糖矿比、酸矿比、液固比、浸出温度与浸出时间对锰浸出的影响。结果表明,在EMAS﹕C6H12O6?H2O﹕H2SO4的质量比为1﹕0.125﹕1.2,液固比4﹕1 mL/g,浸出时间120 min,温度95 ℃的条件下,Mn的浸出率达到96.04%,浸出渣中矿相转化为PbSO4,消解法测得铅品位为48.12%。浸出过程相关反应的ΔGθ T-T关系图显示,葡萄糖的氧化为自发反应,以多种途径进行,反应前期碳链断裂转化成价低的醛糖和甲酸,后期甲酸被进一步氧化成二氧化碳和水,但从氧化前端到后端的过程中,反应ΔGθ T逐渐增大,使得反应难度增大,有机物反应不完全。
  • 秦国涛,王小芳,郑思奇
    摘要:
    生物质作为一种全生命周期零碳排放的可再生碳源,在替代煤炭上具有巨大的潜力。在冶金行业,生物质已经得到了一定的研究与关注,但目前来说被关注得更多的是生物质的燃料属性且集中在钢铁行业。选用稻壳炭作为还原剂,冶炼含镍1.45%、铁24.5%的红土镍矿,与神木半焦对比,讨论了还原剂用量、熔炼温度、保温时间对熔炼效果的影响。结果表明,冷却后的镍铁合金出现明显的偏析现象,熔渣的主要成分为镁橄榄石、顽火辉石和辉石。综合考虑镍铁的品位和回收率,红土镍矿火法冶炼工艺中,稻壳炭作为还原剂可行且效果良好。熔炼过程的最佳参数为:还原剂固定碳质量和红土镍矿中NiO和Fe2O3的氧质量之和比取0.339 kg/kg(神木半焦用量5%,稻壳炭用量6.38%),高温熔分参数取1 550 ℃保温60 min,采用稻壳炭和神木半焦还原获得镍铁合金含铁分别为85.98%、87.31%,含镍分别为12.47%、11.26%。对应镍回收率分别为95.18%、97.00%;铁的回收率分别为77.76%、64.67%。合金中几乎不含锰和铬,钴的回收率则分别为40.8%、37.9%。
  • 何恩,王雨,朱鹏春,陈福光,班卿,林艳
    摘要:
    砷、锑、铋是铜矿的典型伴生杂质,在阳极铜中主要以复杂氧化物形态存在,在铜电解精炼过程可在阳极发生酸溶蚀和电化学溶解,并进一步氧化生成高价态金属离子。杂质砷、锑、铋对铜电解过程的影响主要包括:1)杂质离子在电解液中循环富集,在高电流密度和铜离子局部贫化明显时,将与铜在阴极共沉积;2)电解液中不同价态的砷、锑、铋离子相互结合生成对应的砷酸盐或锑酸盐复合沉淀,产生漂浮阳极泥并机械包埋进阴极铜,造成阴极铜表面长粒子和杂质超标;3)当阳极铜含较高的砷、锑含量时,如浇铸冷却曲线控制不当,可能形成Cu3As或Cu3Sb等杂质析出相,而较高的铋含量则造成杂质银的局部富集,均可诱发阳极钝化。在探讨砷、锑、铋对铜电解影响机制的基础上,详细介绍了现行电解液净化脱除砷、锑和铋的技术进展,对比分析了电沉积法、吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法和电解液自净化法等除杂方法,并提出精准调控阳极铜中核壳结构杂质析出相的生成,可同步实现有价元素富集和多元杂质协同脱除,是铜电解精炼实现精细控制的发展路径之一。
  • 轻有色金属
  • 郑洁,齐利娟,康少杰,于晴
    摘要:
    以国内外两种典型铝土矿为对象,研究不同溶出工艺条件对两种矿石中有机碳反应率及草酸盐转化率的影响。结果表明:在适宜条件下,国产矿中有机碳的反应率约为33%,草酸钠转化率约为15%,生产1 t氧化铝约1 kg有机碳进入生产系统,同时产生约2.63 kg草酸钠;进口矿采用低温溶出工艺时,有机碳的转化率约为55%,草酸钠的转化率约为8%,每吨氧化铝草酸钠转化量约为1.58 kg。进口矿采用高温溶出工艺时,建议溶出温度265 ℃,溶出时间5~10 min,在此条件下,有机碳的转化率约为60%,生产1 t氧化铝约2 kg有机碳进入生产系统,是国产矿的2倍,同时草酸钠的转化率约为15%~16%,每吨氧化铝草酸钠转化量为2.9~3.05 kg。
  • 赵峰,汪胜东,蒋伟,张登高,孙旭东,毛寒成,陆慕瑶,谢思源
    摘要:
    溶剂萃取广泛应用于湿法冶金溶液净化及有色金属提取,也是铍溶液净化的主要手段。混合澄清萃取槽由于具有良好的性能与可操作性在工业上得到广泛应用,其结构主要由混合室和澄清室组成。混合室内混合传质的程度直接影响这个工艺过程所采用的萃取级数和装备尺寸。改善两相流场是强化液滴破碎和传质的有效方法,但目前很难通过试验方法对流场的湍流耗散和剪切力等参数进行测量。为了研究铍溶液萃取过程混合室内液(水相)-液(有机相P204)两相流体在搅拌环境下的各种流动特性,采用双流体模型(Two fluid model, TFM)结合移动参考系技术实现铍溶液萃取过程的模拟。研究了挡板对混合室内速度、湍流动能、湍流耗散率和剪切速率的影响。结果表明,铍溶液的溶剂萃取可基于混合澄清槽来实现。通过在混合室内添加挡板以改善两相流场,使混合室内的溶质可以及时地扩散,减小死区,增大反应速率,混合室最大湍流动能提高0.95×10-2 m2/s2,有挡板的混合室内最大湍流耗散率达到无挡板时的2倍,液滴破碎更加充分,使传质面积和传质速率都得到提升,将萃取时间由20 min缩短至12 min。在实际应用时,可考虑将其作为强化液滴破碎和传质的有效手段。
  • 稀贵金属
  • 高腾跃,谢锋,白云龙,杨志伟,李齐
    摘要:
    为了提高含硫金矿的氰化浸出率,将超声引入常规氰化浸出,研究超声对金浸出率和动力学的影响,进一步探讨其强化机理。结果表明,初始氰化物浓度40.8 mmol/L,35 ℃下常规氰化浸出6 h,金浸出率为51.3%,360 W超声辅助浸出2 h和6 h,金浸出率分别达到53.3%和68.4%,超声辅助浸出2 h的金浸出率与常规浸出6 h接近。此外,浸金的动力学数据符合内扩散模型。超声的施加使活化能从常规氰化反应的21.83 kJ/mol降低到14.07 kJ/mol。扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)和粒径分布的结果进一步表明,超声对氰化浸出的增强是由于空化带来的热效应和机械效应,促进了固液传质,加速了反应过程。主要表现为在超声波作用下,矿浆温度升高,颗粒比表面积增大,颗粒粒径减小,矿物颗粒中出现孔隙和沟壑。
  • 陆鸿宇,张伟光,陈日凡,曹雪娇,李中林,陈杨,李义兵,王泽玮,黄宇坤
    摘要:
    钒渣是含钒钛磁铁矿冶炼的副产物,既是一种有潜力的有效提钒提铬原料,也是中国提钒最主要的原料之一。目前主要采用浸出方法提取渣中的钒,而含铬的有毒溶液提取钒后不能妥善处理,对人类、动物和环境都有潜在的威胁。此外,由于钒和铬在溶液中的化学性质相似,很难完全分离。基于此,研究了钙化焙烧—硫酸浸出工艺从钒渣中提取钒,而铬基本不被浸出留在渣中,考察了不同焙烧条件和浸出条件对钒渣中钒、铬、钙提取的影响。结果表明:钒渣中富含铁和硅元素,其中钒主要以三价离子状态存在于钒铁尖晶石(FeV2O4)中。钒渣的主要矿物组成还包括橄榄石相(Fe2SiO4)、硅酸盐相以及辉石相(Ca(Mg,Al,Fe)Si2O6),这些成分共同构成了钒渣的矿物多样性。钒渣在n(CaO)/n(V2O5)=1.25、钒渣粒度75 μm、950 ℃焙烧3 h,然后在70 ℃下用20%硫酸溶液浸出3 h,钒浸出率可达88.99%,铬、钙基本不浸出,钒渣杂质脱除效果较好。实现了从高铬钒渣(HCVS)中高效提取钒,浸出渣可作为提取铬的新原料,为钒钛磁铁矿中有价金属的综合利用提供了一条新途径。
  • 张才利,李正强,李钊,李小伟,权海奇,尹永朋,王苗,庞康
    摘要:
    采用薄片鉴定、扫描电镜、电子探针等方式对鄂尔多斯盆地西南缘X铀矿床开展工艺矿物学研究,同时根据工艺矿物学研究成果开展室内浸出试验。结果表明:1)铀矿物主要以含钛铀矿物、沥青铀矿形式赋存在中细粒长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩及长石岩屑质石英砂岩中;2)不同浸出试剂(H2SO4、NH4HCO3及Na2CO3)搅拌试验结果表明,矿石浸出效果良好,均可达到90%以上;3)浸出液中氧化剂用量对于浸出效果有明显影响,降低氧化剂用量,会降低铀的浸出率;4)柱浸试验结果表明,粒度变化对于矿石浸出效率无明显影响,碱法采用10 g/L Na2CO3+5 mL/L H2O2连续浸出方式,铀的浸出率为74.3%,采用停淋交替时浸出率为83.3%。酸法采用10 mL/L H2SO4+10 mL/L H2O2作为浸出剂连续浸出,浸出率可达93%。
  • 袁志华,盛严武,孙占学,周仲魁,刘亚洁,刘金辉,周义朋,李明东,温桃,李思雨,陈嘉兴
    摘要:
    Acidiphilium multivorum(简称A.m)菌具有铁还原性和硫氧化性,这对铀矿生物浸出具有重要的启示作用。研究表明,铀矿生物浸出中Acidithiobacillus ferrooxidans(简称A.f)菌与A.m菌主要表现为铁循环和碳循环的协同作用,以某硬岩型铀矿为浸出材料,开展A.f菌与A.m菌协同浸铀时,A.m菌的铁还原作用协同A.f菌的铁氧化作用,促进浸出体系中铁的循环,铁循环使得A.f与A.m菌获得了更多和更长久的能源物质,促进了它们的生长繁殖;A.f菌在浸铀过程中,会产生有机物,这些有机物会限制A.f菌的生长繁殖,但A.m菌在铁还原过程中能利用这些有机物进行异养生长,因此可解除其对A.f菌生长繁殖的抑制作用,同时产生CO2,能进一步为A.f菌提供了无机碳源。此外,A.m菌还能利用单质硫获得能源,促进单质硫氧化为硫酸,硫酸能分解铀矿石表面的黄钾铁矾,缓解铀矿石表面钝化膜的形成,最终提升铀的浸出效率。
  • 张帆,王海北,张金池,刘贵清,王芳,李拓夫
    摘要:
    废汽车尾气净化催化剂是重要的铂族金属二次资源之一,其高效回收是行业的重要课题。以CuO为捕集剂,选取CaO-SiO2-Al2O3-B2O3-MgO渣型,对废汽车尾气净化催化剂中铂族金属进行捕集回收,从热力学角度分析了铜捕集铂族金属的可行性,系统探究了熔炼温度、熔炼时间、碱度、石英砂与硼砂质量比和捕集剂用量等因素对Pt、Pd、Rh回收率的影响。研究表明,在熔炼温度1 400 ℃、熔炼时间6 h、碱度1.1、石英砂与硼砂质量比1︰2和捕集剂用量占原料质量16%的最优条件下,熔炼渣中Pt、Pd、Rh的平均品位分别为1.4、6.5、1.0 g/t,Pt、Pd、Rh回收率分别达到99.18%、99.41%、98.62%。
  • 材料与设备
  • 孙冰洁,黄晶,张一敏,胡鹏程,刘涛
    摘要:
    针对V2O5制备工艺中产品纯度低、铵耗高,产生大量高浓度氨氮废水等问题,以陕西某厂生产的富钒液为原料,采用水解沉钒—超声洗涤工艺制备高纯V2O5,考察了溶液pH、沉钒温度、沉钒时间对沉钒过程的影响,以及加铵系数、超声功率、超声时间、超声温度、洗涤次数对铵盐洗涤过程的影响。结果表明:在溶液pH为1.8、沉钒温度95 ℃、沉钒时间1.5 h的条件下,沉钒率达到98.98%;在加铵系数为0.5、超声功率400 W、超声时间5 min、超声温度25 ℃的条件下洗涤两次,产品纯度达到99.05%以上。与同一溶液体系下的铵盐沉钒工艺相比,铵耗量降低91.6%,且产品纯度更高,产品平均粒度更小,分布更均匀。超声的引入增加了洗涤过程NH4+与Na+的碰撞频率,缩短了反应时间,提高了铵盐利用率。
  • 胡磊,刘礼俊,李义兵,张伟光
    摘要:
    为探究氧化铁源前驱体形貌对最终烧结产物性能的影响,以溶剂热法合成球状Fe3O4磷酸铁锂前驱体。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对前驱体进行物理化学和电化学性质研究。结果表明,用溶剂热法合成前驱体制备的LP-B在0.1 C下的初始放电比容量为155.2 mAh/g。经过0.1、0.2、0.5、1、2和5 C充放电各循环10圈后,LP-B的最终0.1 C放电比容量相对稳定在155.0 mAh/g,容量保持率为99.8%。在1 C条件下进行了200次循环后,该材料保持了其初始容量的99.2%。在1 C下经过1 000圈循环后降至138.5 mAh/g,容量保持率为97.6%,这表明其具有良好的充放电循环能力和较长的循环寿命。
  • 郑飞,朱德圣,闫喜凤,于洋茜,杨金明,梅一鸣,包万欣,牛彩凤,蒋浩
    摘要:
    SnO2是电催化还原CO2产甲酸的高效催化剂,但SnO2电极制备过程复杂,且添加导电剂、黏合剂会降低其催化活性。因此,采用简便的电沉积法制备SnO2/Cu电极,避免了非活性组分的添加,实现了高性能还原CO2产甲酸。CO2还原试验结果表明,最优电极在—1.8 V(vs. SCE)电位条件下产甲酸法拉第效率(FE)高达80.48%,产速为109.96 μmol/(h?cm2),且在较宽电位范围内(—1.7~—1.9 V(vs. SCE)产甲酸FE>72%。其优越的催化活性源于电极表面均匀分布的SnO2纳米片,该材料结构有利于暴露更多活性位点,增大电化学活性面积。同时,该结构还具有较快的电子转移速率,可有效降低CO2还原能垒。研究结果为设计高效、稳定的SnO2电极提供了重要参考。
  • 高策,张素良,杨洋,谷海涛
    摘要:
    与传统连续法工艺相比,晶种串釜法制备的前驱体具有球形度高、无团聚、粒度分布较窄的优势。采用晶种串釜法制备超高镍三元前驱体Ni0.90Co0.06Mn0.04(OH)2,探究了反应pH、温度及料液总有机碳(TOC)浓度等工艺条件对前驱体结晶性、比表面积、振实密度等参数的影响规律。结果表明,当pH为10.7,温度为75 ℃,料液TOC<46 mg/L时,前驱体的振实密度、比表面积可处于合适的范围,同时具有较高的结晶性。上述条件下制备的超高镍三元前驱体经混锂烧结后,在0.2 C,2.8~4.3 V的化成条件下,初始放电容量达210.8 mAh/g,首次效率为89.4%,循环50次后的容量保持率为96.8%。
  • 环境工程
  • 吕羽,卢玢宇,牛天洋,陈井影,周仲魁
    摘要:
    植物间作在铀污染土壤修复方面具有较强的潜力。以铀污染土壤为研究对象,通过盆栽模拟试验对小白菜和黑麦草进行单、间作处理,探究植物间作体系在铀污染土壤中的根际修复效应。研究表明,间作体系较单作显著增加了植物各部位生物量和铀含量,且小白菜和黑麦草总铀累积量分别较单作提高了59.43%和63.71%。根际土壤分析显示,间作体系促进根际土壤铀形态发生改变,使惰性态铀比例较单作降低,活性态铀比例升高;间作体系增加了小白菜和黑麦草根际土壤有机酸含量,尤其是黑麦草根际有机酸含量增加较为显著,黑麦草根际土壤草酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸分别较单作增加了141.97%、114.09%、135.78%和110.04%;同时,间作体系降低了小白菜和黑麦草根际土壤pH与有机质含量;提高了小白菜和黑麦草根际土壤过氧化氢酶活性与脲酶活性,分别较单作提高了20.65%、84.94%和44.99%、136.97%;此外,间作体系下小白菜和黑麦草根际土壤微生物数量较单作增加了12.53%~141.76%。结果表明,植物间作体系可能促进了根系有机酸的分泌,改变根际微环境,增加了根际活性态铀的比例,有效提升了植物生物量和植物对铀的累积,进而对铀污染土壤的修复起到积极的促进作用。
  • 李嘉欣,熊媛,聂开,杨卫春,徐浩,汪其明
    摘要:
    为探究典型矿区土壤中镉铅随地表径流迁移特征规律,选择湖南省某铅锌金属矿区的土壤为研究对象,以铅锌多金属尾矿渣为污染源,通过室内模拟降雨试验和数值模拟相结合的方式,探究典型金属矿区土壤中镉(Cd)和铅(Pb)的水平迁移规律。结果表明:降雨强度和土壤坡度对土壤侵蚀量和地表径流总量的影响显著,降雨强度的影响(相关系数为0.737)明显高于土壤坡度的影响(相关系数为0.649)。Cd和Pb主要以颗粒态形式迁移。当降雨强度从40 mm/h增加到120 mm/h时,Cd和Pb在地表径流中的迁移量分别增加了142.61 μg(增幅354.8%)和22 399.75 μg(增幅438.1%);当土壤坡度从5°增加到25°时,Cd和Pb的迁移量分别增加了87.60 μg(增幅191.9%)和9 133.45 μg(增幅78.2%)。采用HYDRUS-2D模型对矿区土壤中Cd、Pb的水平迁移进行的模拟分析表明,土壤饱和导水率对模型输出的影响最显著。水平迁移试验结果与实测数据的对比显示,平均决定系数R2为0.63,平均均方根误差RMSE为0.527。研究结果可为矿区土壤重金属污染预测提供参考依据。
  • 冶金史
  • 王卓,王娇娇,纪娟,邵安定,祝浩博,党小娟
    摘要:
    陕西省商洛市丹凤古城楚墓的发掘,填补了战国时期陕南地区楚文化考古的空白,具有重要的历史、艺术及科学价值。为揭示丹凤古城楚墓青铜器所蕴含的科技文化信息,利用偏光显微镜、扫描电子显微镜-能谱仪及电感耦合等离子体质谱仪对典型青铜器的制造技术、合金成分及铜料来源进行了研究。结果表明,29件青铜器中有22件是铅锡青铜,其余均为锡青铜;铅锡青铜器中,部分戈的铅含量较高。所有青铜器均为铸造成型。通过微量元素分析与比较,丹凤古城楚墓部分青铜器铜料来源于长江中下游铜矿带,而其余青铜器铜料来源有待考证,说明该批青铜器铜料来源具有多元属性。此研究为青铜器的保护修复提供科学数据,同时也为全面认识战国时期楚国青铜冶铸技术提供了科学依据。
    重有色金属
  • 寸之亘,李会泉,邢鹏,戴煜,王晨晔,王海北,柯艳春,周强,王兴瑞,王艳艳,周鹏飞
    摘要:
    热解是废旧三元锂电池预处理脱除有机物的有效手段。开展了废旧三元锂电池热解产物识别研究,通过TG-DTA、XRD、GC、GC-MS分析,探究了热解气、热解油及热解渣的组成和特性。结果表明:热解气主要由还原性小分子气体组成,热解油主要由长链的烃、醇类化合物以及电解液溶剂组成,黑粉主要为正负极材料。多组分热解能够促进正极材料的还原,并影响热解油和热解气的成分。基于热解产物的组成特性,设计了废旧三元锂电池全组分热解分质回收方案,为废旧三元锂电池的回收提供了新思路。
  • 赵娟1,2,3,4,5,聂榕,刘学,田炳阳,杨鑫龙,温建康,武彪
    摘要:
    铜生物浸出技术作为一种绿色、高效的矿产资源提取方法,为矿物加工和有色金属冶金领域的绿色转型提供了新途径。综述了浸铜微生物研究、铜微生物浸出研究、铜生物堆浸工程化技术研究及工业应用的最新进展,重点分析了各项技术的创新点和局限性,提出了未来在专属高效菌种选育与驯化、浸矿微生物代谢途径构建、强化浸出新技术创新与节能环保装备研制、新型可视化动态预测模型与AI(人工智能)等方面能够开展的工作,旨在为铜生物浸出的研究和应用提供新的思路,从而提高生物浸出效率和铜资源及其他有价金属资源的综合回收率,促进生物浸出的工业应用。
  • 谢宇斌,牟思宇,王绛
    摘要:
    在全球能源转型加速推进的背景下,传统化石能源引发的环境负外部性问题日益凸显,推动可再生能源发展已成为全球共识。中国光伏产业经过十余年发展,已在技术研发、市场规模、出口体量等维度确立全球引领地位,但当前正经历从高速增长向波动调整的结构性转变。通过梳理我国光伏产业政策演进路径,结合市场供需格局与技术发展现状,系统分析产业面临的四大挑战:产能过剩引发低价竞争、技术迭代导致资产减值风险、地缘政治加剧海外市场拓展困境,以及消纳并网存在体制机制障碍。对此,针对性提出四方面对策建议:优化产业结构化解过剩产能、强化技术创新投入降低迭代风险、实施多元化战略拓展国际市场、完善电力系统提升消纳能力。
  • 刘海鹏,张勤,高瀚杰,杨洪英1,2
    摘要:
    铅冶炼烟气形成SO3会造成冶炼设备、管道的低温腐蚀,以及导致碱金属铁三硫酸盐形成,进而引起炉边腐蚀。讨论了铅冶炼烟气中SO3的生成原因。针对铅冶炼烟道的气相体系开展热力学平衡研究,使用FactSage软件模拟铅冶炼烟气,聚焦温度、气相组成等关键因素对铅冶炼烟气内平衡组分以及SO2均相氧化作用的影响机制,在均相条件下500 ℃时SO3的生成量最大。同时构建了一套包括配气系统、反应系统以及吸收检测系统的固相催化试验平台,研究铅灰中的固态氧化物对SO2转化为SO3的影响。结果表明,铅冶炼烟道烟尘促进了烟气中SO2向SO3的转化,铅灰中的氧化物Fe2O3、PbO对SO3的形成起到了催化氧化的作用,本试验中,在铅灰存在条件下,600~800 ℃内SO3的转化率均超过了4.5%,铅灰异相催化效果均明显高于气相氧化结果;Fe2O3独立试验条件下,温度800 ℃时,SO3的转化达到最大值为15.45%;PbO独立试验条件下,温度800 ℃时,SO3的转化达到最大值4.23%。
  • 张哲华,王莹,孙博学,高峰
    摘要:
    稀土磁性材料在新能源、可再生能源发电及环保产业的市场需求持续增长,作为全球稀土磁性材料的主要生产国,我国将继续满足全球对稀土资源的高需求。然而,其生产过程伴随严重的环境污染问题,亟需采取节能降碳措施。研究建立了基于多目标情景的稀土磁性材料碳排放及节能减碳协同分析模型,核算了我国典型稀土磁材产品的能耗及碳足迹,并通过分析先进技术应用、矿物来源调整、再生制造推广和电力结构优化等多重因素,探究了稀土磁材行业的节能减污降碳协同路径。研究结果表明,联合情景一和二在中、高推广效率下均能实现2030年碳达峰目标,但2050年稀土磁材行业仍将产生约537.14万t碳足迹,需进一步应用CCUS技术以实现2060年碳中和目标。
  • 彭首宾,陈延信,赵博,黄淞,田增愿
    摘要:
    镍渣是红土镍矿酸浸工艺中产生的富铁固废,因硫含量过高而无法作为炼铁原料使用。以CO为还原剂,在分散态下对镍渣进行焙烧脱硫,考察了CO浓度、时间和温度对脱硫率的影响,通过分析反应前后矿物相组成、全硫含量变化、微观和宏观形貌变化,探讨了脱硫反应的过程特征。结果表明:镍渣主要矿物相为赤铁矿(Fe2O3),硫物相以铁矾[K2Fe(H2O)6(SO4)2]和明矾酸盐[(H3O)Al3(SO4)2(OH)6]形式存在。脱硫率与温度和时间正相关,但温度超过900 ℃后,镍渣熔融出现液相,不利于脱硫。在CO浓度为5%、温度850~900 ℃、焙烧时间2~8 min时,脱硫率达到95%以上。在CO气氛下,镍渣脱硫反应动力学机理函数为(1—α)-1—1,活化能为106.67 kJ/mol,指前因子为A=105.34。研究结果可以为镍渣焙烧脱硫处理及资源化利用提供参考。
  • 万廷勇,柯平超,徐玲玲,马晓磊,万凌云,周义朋,黎广荣,王健
    摘要:
    通过对新疆阿克陶科邦锰业制造有限公司生产的电解锰阳极泥(EMAS)进行矿物学分析,确定该电解锰阳极泥中Mn、Pb的含量分别为44.7%和6.0%,分别以(NH4)xMn8O16、MnO1.88和PbSO4形式存在,相互嵌合形成致密块状结构。针对该电解锰阳极泥,以葡萄糖为还原剂,硫酸为浸出剂进行浸出试验,考察了糖矿比、酸矿比、液固比、浸出温度与浸出时间对锰浸出的影响。结果表明,在EMAS﹕C6H12O6?H2O﹕H2SO4的质量比为1﹕0.125﹕1.2,液固比4﹕1 mL/g,浸出时间120 min,温度95 ℃的条件下,Mn的浸出率达到96.04%,浸出渣中矿相转化为PbSO4,消解法测得铅品位为48.12%。浸出过程相关反应的ΔGθ T-T关系图显示,葡萄糖的氧化为自发反应,以多种途径进行,反应前期碳链断裂转化成价低的醛糖和甲酸,后期甲酸被进一步氧化成二氧化碳和水,但从氧化前端到后端的过程中,反应ΔGθ T逐渐增大,使得反应难度增大,有机物反应不完全。
  • 秦国涛,王小芳,郑思奇
    摘要:
    生物质作为一种全生命周期零碳排放的可再生碳源,在替代煤炭上具有巨大的潜力。在冶金行业,生物质已经得到了一定的研究与关注,但目前来说被关注得更多的是生物质的燃料属性且集中在钢铁行业。选用稻壳炭作为还原剂,冶炼含镍1.45%、铁24.5%的红土镍矿,与神木半焦对比,讨论了还原剂用量、熔炼温度、保温时间对熔炼效果的影响。结果表明,冷却后的镍铁合金出现明显的偏析现象,熔渣的主要成分为镁橄榄石、顽火辉石和辉石。综合考虑镍铁的品位和回收率,红土镍矿火法冶炼工艺中,稻壳炭作为还原剂可行且效果良好。熔炼过程的最佳参数为:还原剂固定碳质量和红土镍矿中NiO和Fe2O3的氧质量之和比取0.339 kg/kg(神木半焦用量5%,稻壳炭用量6.38%),高温熔分参数取1 550 ℃保温60 min,采用稻壳炭和神木半焦还原获得镍铁合金含铁分别为85.98%、87.31%,含镍分别为12.47%、11.26%。对应镍回收率分别为95.18%、97.00%;铁的回收率分别为77.76%、64.67%。合金中几乎不含锰和铬,钴的回收率则分别为40.8%、37.9%。
  • 何恩,王雨,朱鹏春,陈福光,班卿,林艳
    摘要:
    砷、锑、铋是铜矿的典型伴生杂质,在阳极铜中主要以复杂氧化物形态存在,在铜电解精炼过程可在阳极发生酸溶蚀和电化学溶解,并进一步氧化生成高价态金属离子。杂质砷、锑、铋对铜电解过程的影响主要包括:1)杂质离子在电解液中循环富集,在高电流密度和铜离子局部贫化明显时,将与铜在阴极共沉积;2)电解液中不同价态的砷、锑、铋离子相互结合生成对应的砷酸盐或锑酸盐复合沉淀,产生漂浮阳极泥并机械包埋进阴极铜,造成阴极铜表面长粒子和杂质超标;3)当阳极铜含较高的砷、锑含量时,如浇铸冷却曲线控制不当,可能形成Cu3As或Cu3Sb等杂质析出相,而较高的铋含量则造成杂质银的局部富集,均可诱发阳极钝化。在探讨砷、锑、铋对铜电解影响机制的基础上,详细介绍了现行电解液净化脱除砷、锑和铋的技术进展,对比分析了电沉积法、吸附法、离子交换法、沉淀法、萃取法和电解液自净化法等除杂方法,并提出精准调控阳极铜中核壳结构杂质析出相的生成,可同步实现有价元素富集和多元杂质协同脱除,是铜电解精炼实现精细控制的发展路径之一。
  • 轻有色金属
  • 郑洁,齐利娟,康少杰,于晴
    摘要:
    以国内外两种典型铝土矿为对象,研究不同溶出工艺条件对两种矿石中有机碳反应率及草酸盐转化率的影响。结果表明:在适宜条件下,国产矿中有机碳的反应率约为33%,草酸钠转化率约为15%,生产1 t氧化铝约1 kg有机碳进入生产系统,同时产生约2.63 kg草酸钠;进口矿采用低温溶出工艺时,有机碳的转化率约为55%,草酸钠的转化率约为8%,每吨氧化铝草酸钠转化量约为1.58 kg。进口矿采用高温溶出工艺时,建议溶出温度265 ℃,溶出时间5~10 min,在此条件下,有机碳的转化率约为60%,生产1 t氧化铝约2 kg有机碳进入生产系统,是国产矿的2倍,同时草酸钠的转化率约为15%~16%,每吨氧化铝草酸钠转化量为2.9~3.05 kg。
  • 赵峰,汪胜东,蒋伟,张登高,孙旭东,毛寒成,陆慕瑶,谢思源
    摘要:
    溶剂萃取广泛应用于湿法冶金溶液净化及有色金属提取,也是铍溶液净化的主要手段。混合澄清萃取槽由于具有良好的性能与可操作性在工业上得到广泛应用,其结构主要由混合室和澄清室组成。混合室内混合传质的程度直接影响这个工艺过程所采用的萃取级数和装备尺寸。改善两相流场是强化液滴破碎和传质的有效方法,但目前很难通过试验方法对流场的湍流耗散和剪切力等参数进行测量。为了研究铍溶液萃取过程混合室内液(水相)-液(有机相P204)两相流体在搅拌环境下的各种流动特性,采用双流体模型(Two fluid model, TFM)结合移动参考系技术实现铍溶液萃取过程的模拟。研究了挡板对混合室内速度、湍流动能、湍流耗散率和剪切速率的影响。结果表明,铍溶液的溶剂萃取可基于混合澄清槽来实现。通过在混合室内添加挡板以改善两相流场,使混合室内的溶质可以及时地扩散,减小死区,增大反应速率,混合室最大湍流动能提高0.95×10-2 m2/s2,有挡板的混合室内最大湍流耗散率达到无挡板时的2倍,液滴破碎更加充分,使传质面积和传质速率都得到提升,将萃取时间由20 min缩短至12 min。在实际应用时,可考虑将其作为强化液滴破碎和传质的有效手段。
  • 稀贵金属
  • 高腾跃,谢锋,白云龙,杨志伟,李齐
    摘要:
    为了提高含硫金矿的氰化浸出率,将超声引入常规氰化浸出,研究超声对金浸出率和动力学的影响,进一步探讨其强化机理。结果表明,初始氰化物浓度40.8 mmol/L,35 ℃下常规氰化浸出6 h,金浸出率为51.3%,360 W超声辅助浸出2 h和6 h,金浸出率分别达到53.3%和68.4%,超声辅助浸出2 h的金浸出率与常规浸出6 h接近。此外,浸金的动力学数据符合内扩散模型。超声的施加使活化能从常规氰化反应的21.83 kJ/mol降低到14.07 kJ/mol。扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)和粒径分布的结果进一步表明,超声对氰化浸出的增强是由于空化带来的热效应和机械效应,促进了固液传质,加速了反应过程。主要表现为在超声波作用下,矿浆温度升高,颗粒比表面积增大,颗粒粒径减小,矿物颗粒中出现孔隙和沟壑。
  • 陆鸿宇,张伟光,陈日凡,曹雪娇,李中林,陈杨,李义兵,王泽玮,黄宇坤
    摘要:
    钒渣是含钒钛磁铁矿冶炼的副产物,既是一种有潜力的有效提钒提铬原料,也是中国提钒最主要的原料之一。目前主要采用浸出方法提取渣中的钒,而含铬的有毒溶液提取钒后不能妥善处理,对人类、动物和环境都有潜在的威胁。此外,由于钒和铬在溶液中的化学性质相似,很难完全分离。基于此,研究了钙化焙烧—硫酸浸出工艺从钒渣中提取钒,而铬基本不被浸出留在渣中,考察了不同焙烧条件和浸出条件对钒渣中钒、铬、钙提取的影响。结果表明:钒渣中富含铁和硅元素,其中钒主要以三价离子状态存在于钒铁尖晶石(FeV2O4)中。钒渣的主要矿物组成还包括橄榄石相(Fe2SiO4)、硅酸盐相以及辉石相(Ca(Mg,Al,Fe)Si2O6),这些成分共同构成了钒渣的矿物多样性。钒渣在n(CaO)/n(V2O5)=1.25、钒渣粒度75 μm、950 ℃焙烧3 h,然后在70 ℃下用20%硫酸溶液浸出3 h,钒浸出率可达88.99%,铬、钙基本不浸出,钒渣杂质脱除效果较好。实现了从高铬钒渣(HCVS)中高效提取钒,浸出渣可作为提取铬的新原料,为钒钛磁铁矿中有价金属的综合利用提供了一条新途径。
  • 张才利,李正强,李钊,李小伟,权海奇,尹永朋,王苗,庞康
    摘要:
    采用薄片鉴定、扫描电镜、电子探针等方式对鄂尔多斯盆地西南缘X铀矿床开展工艺矿物学研究,同时根据工艺矿物学研究成果开展室内浸出试验。结果表明:1)铀矿物主要以含钛铀矿物、沥青铀矿形式赋存在中细粒长石质石英砂岩、岩屑质石英砂岩及长石岩屑质石英砂岩中;2)不同浸出试剂(H2SO4、NH4HCO3及Na2CO3)搅拌试验结果表明,矿石浸出效果良好,均可达到90%以上;3)浸出液中氧化剂用量对于浸出效果有明显影响,降低氧化剂用量,会降低铀的浸出率;4)柱浸试验结果表明,粒度变化对于矿石浸出效率无明显影响,碱法采用10 g/L Na2CO3+5 mL/L H2O2连续浸出方式,铀的浸出率为74.3%,采用停淋交替时浸出率为83.3%。酸法采用10 mL/L H2SO4+10 mL/L H2O2作为浸出剂连续浸出,浸出率可达93%。
  • 袁志华,盛严武,孙占学,周仲魁,刘亚洁,刘金辉,周义朋,李明东,温桃,李思雨,陈嘉兴
    摘要:
    Acidiphilium multivorum(简称A.m)菌具有铁还原性和硫氧化性,这对铀矿生物浸出具有重要的启示作用。研究表明,铀矿生物浸出中Acidithiobacillus ferrooxidans(简称A.f)菌与A.m菌主要表现为铁循环和碳循环的协同作用,以某硬岩型铀矿为浸出材料,开展A.f菌与A.m菌协同浸铀时,A.m菌的铁还原作用协同A.f菌的铁氧化作用,促进浸出体系中铁的循环,铁循环使得A.f与A.m菌获得了更多和更长久的能源物质,促进了它们的生长繁殖;A.f菌在浸铀过程中,会产生有机物,这些有机物会限制A.f菌的生长繁殖,但A.m菌在铁还原过程中能利用这些有机物进行异养生长,因此可解除其对A.f菌生长繁殖的抑制作用,同时产生CO2,能进一步为A.f菌提供了无机碳源。此外,A.m菌还能利用单质硫获得能源,促进单质硫氧化为硫酸,硫酸能分解铀矿石表面的黄钾铁矾,缓解铀矿石表面钝化膜的形成,最终提升铀的浸出效率。
  • 张帆,王海北,张金池,刘贵清,王芳,李拓夫
    摘要:
    废汽车尾气净化催化剂是重要的铂族金属二次资源之一,其高效回收是行业的重要课题。以CuO为捕集剂,选取CaO-SiO2-Al2O3-B2O3-MgO渣型,对废汽车尾气净化催化剂中铂族金属进行捕集回收,从热力学角度分析了铜捕集铂族金属的可行性,系统探究了熔炼温度、熔炼时间、碱度、石英砂与硼砂质量比和捕集剂用量等因素对Pt、Pd、Rh回收率的影响。研究表明,在熔炼温度1 400 ℃、熔炼时间6 h、碱度1.1、石英砂与硼砂质量比1︰2和捕集剂用量占原料质量16%的最优条件下,熔炼渣中Pt、Pd、Rh的平均品位分别为1.4、6.5、1.0 g/t,Pt、Pd、Rh回收率分别达到99.18%、99.41%、98.62%。
  • 材料与设备
  • 孙冰洁,黄晶,张一敏,胡鹏程,刘涛
    摘要:
    针对V2O5制备工艺中产品纯度低、铵耗高,产生大量高浓度氨氮废水等问题,以陕西某厂生产的富钒液为原料,采用水解沉钒—超声洗涤工艺制备高纯V2O5,考察了溶液pH、沉钒温度、沉钒时间对沉钒过程的影响,以及加铵系数、超声功率、超声时间、超声温度、洗涤次数对铵盐洗涤过程的影响。结果表明:在溶液pH为1.8、沉钒温度95 ℃、沉钒时间1.5 h的条件下,沉钒率达到98.98%;在加铵系数为0.5、超声功率400 W、超声时间5 min、超声温度25 ℃的条件下洗涤两次,产品纯度达到99.05%以上。与同一溶液体系下的铵盐沉钒工艺相比,铵耗量降低91.6%,且产品纯度更高,产品平均粒度更小,分布更均匀。超声的引入增加了洗涤过程NH4+与Na+的碰撞频率,缩短了反应时间,提高了铵盐利用率。
  • 胡磊,刘礼俊,李义兵,张伟光
    摘要:
    为探究氧化铁源前驱体形貌对最终烧结产物性能的影响,以溶剂热法合成球状Fe3O4磷酸铁锂前驱体。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对前驱体进行物理化学和电化学性质研究。结果表明,用溶剂热法合成前驱体制备的LP-B在0.1 C下的初始放电比容量为155.2 mAh/g。经过0.1、0.2、0.5、1、2和5 C充放电各循环10圈后,LP-B的最终0.1 C放电比容量相对稳定在155.0 mAh/g,容量保持率为99.8%。在1 C条件下进行了200次循环后,该材料保持了其初始容量的99.2%。在1 C下经过1 000圈循环后降至138.5 mAh/g,容量保持率为97.6%,这表明其具有良好的充放电循环能力和较长的循环寿命。
  • 郑飞,朱德圣,闫喜凤,于洋茜,杨金明,梅一鸣,包万欣,牛彩凤,蒋浩
    摘要:
    SnO2是电催化还原CO2产甲酸的高效催化剂,但SnO2电极制备过程复杂,且添加导电剂、黏合剂会降低其催化活性。因此,采用简便的电沉积法制备SnO2/Cu电极,避免了非活性组分的添加,实现了高性能还原CO2产甲酸。CO2还原试验结果表明,最优电极在—1.8 V(vs. SCE)电位条件下产甲酸法拉第效率(FE)高达80.48%,产速为109.96 μmol/(h?cm2),且在较宽电位范围内(—1.7~—1.9 V(vs. SCE)产甲酸FE>72%。其优越的催化活性源于电极表面均匀分布的SnO2纳米片,该材料结构有利于暴露更多活性位点,增大电化学活性面积。同时,该结构还具有较快的电子转移速率,可有效降低CO2还原能垒。研究结果为设计高效、稳定的SnO2电极提供了重要参考。
  • 高策,张素良,杨洋,谷海涛
    摘要:
    与传统连续法工艺相比,晶种串釜法制备的前驱体具有球形度高、无团聚、粒度分布较窄的优势。采用晶种串釜法制备超高镍三元前驱体Ni0.90Co0.06Mn0.04(OH)2,探究了反应pH、温度及料液总有机碳(TOC)浓度等工艺条件对前驱体结晶性、比表面积、振实密度等参数的影响规律。结果表明,当pH为10.7,温度为75 ℃,料液TOC<46 mg/L时,前驱体的振实密度、比表面积可处于合适的范围,同时具有较高的结晶性。上述条件下制备的超高镍三元前驱体经混锂烧结后,在0.2 C,2.8~4.3 V的化成条件下,初始放电容量达210.8 mAh/g,首次效率为89.4%,循环50次后的容量保持率为96.8%。
  • 环境工程
  • 吕羽,卢玢宇,牛天洋,陈井影,周仲魁
    摘要:
    植物间作在铀污染土壤修复方面具有较强的潜力。以铀污染土壤为研究对象,通过盆栽模拟试验对小白菜和黑麦草进行单、间作处理,探究植物间作体系在铀污染土壤中的根际修复效应。研究表明,间作体系较单作显著增加了植物各部位生物量和铀含量,且小白菜和黑麦草总铀累积量分别较单作提高了59.43%和63.71%。根际土壤分析显示,间作体系促进根际土壤铀形态发生改变,使惰性态铀比例较单作降低,活性态铀比例升高;间作体系增加了小白菜和黑麦草根际土壤有机酸含量,尤其是黑麦草根际有机酸含量增加较为显著,黑麦草根际土壤草酸、乙酸、柠檬酸和琥珀酸分别较单作增加了141.97%、114.09%、135.78%和110.04%;同时,间作体系降低了小白菜和黑麦草根际土壤pH与有机质含量;提高了小白菜和黑麦草根际土壤过氧化氢酶活性与脲酶活性,分别较单作提高了20.65%、84.94%和44.99%、136.97%;此外,间作体系下小白菜和黑麦草根际土壤微生物数量较单作增加了12.53%~141.76%。结果表明,植物间作体系可能促进了根系有机酸的分泌,改变根际微环境,增加了根际活性态铀的比例,有效提升了植物生物量和植物对铀的累积,进而对铀污染土壤的修复起到积极的促进作用。
  • 李嘉欣,熊媛,聂开,杨卫春,徐浩,汪其明
    摘要:
    为探究典型矿区土壤中镉铅随地表径流迁移特征规律,选择湖南省某铅锌金属矿区的土壤为研究对象,以铅锌多金属尾矿渣为污染源,通过室内模拟降雨试验和数值模拟相结合的方式,探究典型金属矿区土壤中镉(Cd)和铅(Pb)的水平迁移规律。结果表明:降雨强度和土壤坡度对土壤侵蚀量和地表径流总量的影响显著,降雨强度的影响(相关系数为0.737)明显高于土壤坡度的影响(相关系数为0.649)。Cd和Pb主要以颗粒态形式迁移。当降雨强度从40 mm/h增加到120 mm/h时,Cd和Pb在地表径流中的迁移量分别增加了142.61 μg(增幅354.8%)和22 399.75 μg(增幅438.1%);当土壤坡度从5°增加到25°时,Cd和Pb的迁移量分别增加了87.60 μg(增幅191.9%)和9 133.45 μg(增幅78.2%)。采用HYDRUS-2D模型对矿区土壤中Cd、Pb的水平迁移进行的模拟分析表明,土壤饱和导水率对模型输出的影响最显著。水平迁移试验结果与实测数据的对比显示,平均决定系数R2为0.63,平均均方根误差RMSE为0.527。研究结果可为矿区土壤重金属污染预测提供参考依据。
  • 冶金史
  • 王卓,王娇娇,纪娟,邵安定,祝浩博,党小娟
    摘要:
    陕西省商洛市丹凤古城楚墓的发掘,填补了战国时期陕南地区楚文化考古的空白,具有重要的历史、艺术及科学价值。为揭示丹凤古城楚墓青铜器所蕴含的科技文化信息,利用偏光显微镜、扫描电子显微镜-能谱仪及电感耦合等离子体质谱仪对典型青铜器的制造技术、合金成分及铜料来源进行了研究。结果表明,29件青铜器中有22件是铅锡青铜,其余均为锡青铜;铅锡青铜器中,部分戈的铅含量较高。所有青铜器均为铸造成型。通过微量元素分析与比较,丹凤古城楚墓部分青铜器铜料来源于长江中下游铜矿带,而其余青铜器铜料来源有待考证,说明该批青铜器铜料来源具有多元属性。此研究为青铜器的保护修复提供科学数据,同时也为全面认识战国时期楚国青铜冶铸技术提供了科学依据。

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