醋酸酸解磷尾矿制备醋酸钙镁融雪剂工艺研究

以磷矿经过选矿后产生的固体废弃物磷尾矿为原料,回收其中的有价元素钙、镁制备环保型融雪剂醋酸钙镁并同时富集其中的P_(2)O_(5)。通过醋酸酸解磷尾矿实验研究,考察了醋酸用量、液固质量比、反应温度、搅拌转速、反应时间对磷尾矿中钙镁浸出率的影响,结果表明,在醋酸用量为理论用量的130%、液固质量比为14∶1、反应温度为90℃、搅拌速率为1000 r/min、反应时间为3 h的条件下,CaO的浸出率可达到78.26%,MgO的浸出率可达到76.32%,磷尾矿中P_(2)O_(5)的质量分数从8.82%提高至25.91%。酸解液经调节pH后蒸发结晶得到醋酸钙镁盐,对其进行表征和性能测试,结果表明,其各项指标均符合GB/T 23851—2017《融雪剂》要求,是一种低腐蚀性、可降解、融冰雪性能优异的环保型融雪剂。

工业固废基材料用于污染治理领域的研究进展

工业固废富含硅铝等有价值组分,且具有潜在胶凝性能,通过预处理、水热合成、碱融、碱激发、烧结等方式可将其制成吸附过滤材料。本文综述了近年来工业固废基材料用于重金属污水、印染废水、含油废水治理等领域的研究进展,总结了工业固废基沸石分子筛、地聚合物及陶瓷膜的制备/改性方法以及对污染物的吸附过滤机理及应用效果,并提出了工业固废基材料在未来应用中面临的问题,对其未来发展方向进行了展望。

高镁磷尾矿作为矿物掺合料应用于混凝土性能研究

高镁磷尾矿是磷矿反浮选过程产生的固体废弃物,主要矿物相为白云石、少量氟磷灰石和石英。将磷尾矿烘干粉磨后制成磷尾矿粉,分析了磷尾矿粉粒径分布、毒害性,参照GB/T51003—2014《矿物掺合料应用技术规范》测定了磷尾矿粉相关性能指标。以水泥、磷尾矿粉、粉煤灰为凝胶材料,制备了不同强度等级C30、C40、C50及C60混凝土,测定了混凝土工作性能、力学性能,并分析了掺磷尾矿粉水泥浆不同水化龄期的矿物组成。结果表明,经过烘干粉磨后,磷尾矿粒径D_(90)由133.1μm降至63.4μm,烧失量为39%、28d活性指数为70%、亚甲蓝值小于1.4、流动度比大于100%。当磷尾矿粉占总凝胶材料10%时配制的C60混凝土,坍落度为230mm、28d强度为64.1MPa、90 d强度为78.6 MPa;在养护龄期为90 d时,磷尾矿粉水泥硬化体中出现新矿物相水滑石,有利于混凝土后期强度增长。磷尾矿粉可作为矿物掺合料用于制备混凝土。

矿渣-粉煤灰-磷石膏基骨料制备参数及性能

研究了不同制备参数、改善药剂对矿渣-粉煤灰-磷石膏基人造骨料性能的影响,分析了骨料性能增强及污染物释放规律。结果表明,相同体积下,骨料最终密度与挤压压力成正相关,挤压造粒较优参数为:挤压压力为85 MPa,水固比为0.09~0.11。相比常规圆盘造粒制备骨料工艺,挤压造粒的人造骨料粒度分布均匀,密实度高,吸水率低,长期强度稳定,适用于制备高强骨料。骨料抗硫酸盐质量损失率低于12%,冻融循环质量损失率均小于8%,经改善药剂处理后,抗盐侵蚀能力强化,冻融后针片状颗粒含量和质量损失大幅降低。骨料经过长期浸泡,氟和磷浸出均呈现初期快速浸出,后期浸出放缓的规律。浸泡至90 d,水环境中氟与磷最高质量浓度均低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准限值,骨料经改善药剂处理后磷和氟的浸出有效减少。

利用花岗岩锯泥制备瓷砖的实验研究

以花岗岩锯泥为主要原料,掺入少量高岭土,研究了以不同烧成温度制备瓷砖的工艺。探究了配方与温度对破坏强度、断裂模数、吸水率、密度等性能的影响。结果表明,烧成温度为1150℃时不掺高岭土,即可制备出性能指标符合GB/T 4100—2006的陶瓷砖,其破坏强度12.6 MPa、断裂模数12.3 MPa、吸水率0.24%、视密度2.27 g/cm^(3)。结果为解决花岗岩锯泥堆存带来的各种问题提供了一条高值利用的技术路径。

高温活化磷尾矿钝化矿区污染土壤中阳离子态重金属研究

矿冶场地土壤重金属污染是重要的环境问题,亟需研发低成本的高效修复技术。化学钝化是常用修复技术,但现有钝化材料仍存在效率较低、成本较高等问题。本研究采用900℃高温处理制备活化磷尾矿材料,研究不同处理下材料对土壤重金属的钝化效果。结果表明:高温处理将磷尾矿中的白云石分解为方解石、MgO和CaO,活化材料可显著提升土壤pH,降低土壤可交换态重金属含量;添加0.8%的高温活化磷尾矿钝化30天后,土壤可交换态Zn、Cd和Pb含量分别降低97%、46%和95%。重金属由可交换态向碳酸盐结合态转化,部分Cd转化为铁锰氧化物结合态。主要钝化机理为MgO与水反应生成氢氧化物提升土壤pH,促使重金属形成氧化物、氢氧化物沉淀,同时增加铁锰氧化物对Cd的吸附固定。研究结果可为矿区土壤原位钝化和磷尾矿资源化利用提供参考。

沥青胶结磷石膏对其性能影响及微观分析

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为探索磷石膏在道路材料应用新途径,采用磷石膏粉与沥青胶浆搅拌混合,制备磷石膏改性沥青混料。研究搅拌温度、粉胶比及多聚磷酸掺入量对磷石膏改性沥青三大指标的影响。研究结果表明:搅拌温度的增加,软化点也随之提升,延度先升高随后不再提升,考虑能效及老化温度,沥青的加工温度应在135~145℃之间;增大粉胶比可以提升改性沥青的软化点,同时会使沥青的延度下降,故以磷石膏为改性剂改性沥青时粉胶比不应大于0.9;多聚磷酸掺入改性沥青对软化点有较大的提升,但会使其延度和针入度下降,多聚磷酸较佳掺入量应为1.5%;红外光谱(FTIR)和热重分析(TG-DSC)表明,磷石膏与沥青仅为物理胶结,多聚磷酸掺入沥青时会与沥青发生化学反应。研究结果可为磷石膏在道路材料的工程应用和理论研究提供参考。

青山寨矿山弃渣场生态环境问题及稳定性分析

为了更好为类似矿山弃渣场生态修复工程提供参考,通过运用实地调查和综合研究等方法,对矿山弃渣场堆渣特征和生态环境问题进行分析研究,同时采用定性和包括三维有限元在内的两种定量分析方法,对堆渣边坡进行综合稳定性分析,并提出生态修复对策。研究结果表明,矿山弃渣场生态环境问题主要有:地质灾害隐患、地貌景观及土地资源破坏、水土流失和视觉污染;弃渣场边坡处于基本稳定状态,坡体中上部表面存在局部失稳危险;通过坡面整治、坡面防护、覆土绿化和截排水等工程手段,实现对矿山弃渣场的生态修复。

盐溶液法制备半水石膏的工艺研究及探讨

这是一篇矿物材料领域的论文。利用脱硫石膏制备应用更为广泛的半水石膏对工业副产石膏的资源化利用有非常重要的作用,不仅可以避免对天然石膏的大量开采,还能实现对脱硫石膏的资源化利用。在脱硫石膏转化为半水石膏的过程中,以氯化钠和添加剂作为反应溶液,在常压下加热搅拌反应。研究了氯化钠浓度、添加剂浓度、固液比、转速和反应温度等因素对二水到半水石膏的相转化时间和晶体粒度的影响,氯化钠和添加剂浓度的增大,不仅会加快相转化过程,还对半水石膏晶体的平均长度和平均长径比有一定的抑制作用,而较高或较低的转速则会阻碍半水石膏晶体的成核和生长,过快或过慢的转速都会影响Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)的碰撞频率,继而影响半水石膏的生成。降低固液比和升高温度也对相转化过程有一定的促进作用,在较低的温度下,由于相转化过程的驱动力不足,脱硫石膏难以转化为半水石膏。确定了脱硫石膏制备半水石膏的较佳工艺条件为:氯化钠浓度10%,添加剂浓度10%,固液比1:5,转速300 r/min,反应温度100℃。在较佳的工艺条件下,60 min即可完成反应。所制得的半水石膏晶体的平均长度高达127μm,平均长径比高达19。同时,研究了溶液中水分子活度、过饱和度和反应温度的关系,确定了相转化过程由温度和过饱和度所决定。

围岩-初支结合体的动力学特性试验

隧道工程施工中,隧道围岩与支护易受爆炸冲击、开挖扰动等复杂载荷影响,其结构稳定性是工程设计的重要参考依据.采用砂岩和砂浆制作初支与围岩结合体试样,基于大直径霍普金森实验系统进行冲击试验,研究冲击荷载下结合体的变形与破坏特征,分析初支和围岩的径向厚度及其比例特征对结合体破坏模式的影响机理.结果表明:砂浆的厚度对结合体的应力应变及破坏特征影响显著;由于砂浆的影响,应力-时间曲线表现出“双峰特性”,且当砂浆与砂岩厚度一致时,试样的第二应力峰值明显增大;冲击载荷下,裂纹首先在砂岩与砂浆交界面处产生,而后向四周扩散,导致试件形成宏观拉伸破坏.该研究对隧道工程的结构设计及优化具有重要的参考价值.

基于LCA法评价铁尾矿资源化利用对环境的影响

为研究铁尾矿资源化利用所带来的环境影响,运用生命周期评价(LCA)法,基于终点损害模型对3种不同的铁尾矿资源化方案所产生的环境影响进行评价。对9种环境影响类型进行了评价,对气候变化、初级能源消耗、水资源消耗3种环境影响类型进行了灵敏度分析。研究结果表明:与传统方案相比,3种铁尾矿资源化利用方案均能降低对环境的影响程度。其中,方案1对气候变化影响最大的是CO_(2)的排放,方案2对初级能源消耗影响最大的是电力消耗,方案3对水资源消耗影响最大的为去离子水消耗。评估3种铁尾矿资源化利用的环境影响,为铁尾矿的高附加值利用提供理论依据。

水泥-碱渣固化高含水率海相软土力学性质试验研究

为了解决低剂量水泥单独固化高含水率海相软土早期强度不足及固废碱渣资源化利用率低等问题,采用水泥、碱渣联合固化高含水率软土。通过30种不同质量配比的无侧限抗压强度试验得出,水泥-碱渣固化高含水率海相软土试样的无侧限抗压强度不仅与水泥、碱渣的掺量有关,还受到软土含水率的控制。在无侧限抗压强度研究基础上,推荐优选配比(碱渣、软土、水泥质量比为30∶70∶6),其7 d无侧限抗压强度为682.7 kPa。优选配比固化土的加州承载比(CBR)和回弹模量满足各级公路路基填料的指标要求。通过对高含水率软土中水的影响以及固化土级配和微观结构分析得出,水泥-碱渣固化高含水率软土的力学强度主要来源于碱渣吸水作用、碱渣骨架作用以及各组分材料化学反应的作用。化学作用产生的C-S-H,C-A-H和Aft等凝胶物质共同密实结构,提高固化土强度。研究结果可为固废物固化高含水率软土在路基中的应用提供理论支持。

湖北省磷石膏综合利用面临的挑战与对策

湖北省是全国磷石膏年产生量、堆存量最大的省份。2021年以来,湖北省出台了一系列政策和法规,大幅提高磷石膏综合利用率,全面推行无害化处理,试点磷石膏路用工程,加大科技攻关力度,培育创新平台。但是,湖北省磷石膏综合利用仍面临着无害化处理易造成二次污染、现有产品市场容量有限、路用工程应用推广难度大、相关政策不完善等方面的挑战。下一步,湖北省可以权威机构引领磷石膏路用技术推广,大力探索石膏基胶结材料技术和应用场景,并构建公益性研究平台协调推进全域磷石膏综合利用。

碳化法制备二氧化硅粉体工艺研究

本文以硅酸钠溶液作为原料,通过利用碳化工艺开展了一系列的研究,该工艺生成的SiO_(2)产品的性能远远高于其他生产工艺,通过改变硅酸钠溶液浓度、反应温度、添加剂用量、CO_(2)通入速度等影响因素,考察白炭黑合成过程中,溶液中各离子浓度的变化对其形貌的影响。结果表明:硅酸钠溶液浓度对白炭黑性能的影响比较明显,随着硅酸钠浓度的增加,DBP从1.28mL/g升到了3.09mL/g;随着反应温度的提高、PEG6000添加量增加,DBP均出现逐渐升高后又下降的现象,最终选择反应温度为80℃、PEG6000添加量为6g。CO_(2)通入速度增加提高产品性能同时能够缩短反应时间,综合考虑选择通入速度为1.2L/min。

石棉尾渣和粉煤灰制备堇青石多孔陶瓷及其理化性能

低成本制备堇青石多孔陶瓷一直是专家学者们研究的热点,本文以石棉尾渣、粉煤灰、高岭土为原料,在不添加发泡剂的情况下,采用直接烧结法成功制备了堇青石多孔陶瓷,系统研究了堇青石多孔陶瓷的物相演化、显微结构及理化性能。结果表明:烧结温度的升高和配方中高岭土含量的增加有助于样品中堇青石的合成,高岭土的添加可以有效降低样品发泡的温度和提高样品的孔隙率;当烧结温度为1240℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶3时,制备的堇青石多孔陶瓷的体积密度仅为0.6 g/cm 3,孔隙率高达76.94%;当烧结温度为1220℃,焙烧后的石棉尾渣、焙烧后的粉煤灰和高岭土质量比为5∶5∶5时,制备的堇青石多孔陶瓷吸水率达到最大值34.57%;此外,制备的堇青石多孔陶瓷还表现出良好的耐碱性能。

花岗岩锯泥制备建材产品研究进展

花岗岩强度高,硬度大,吸水率低,化学稳定性好,耐久性强,色泽美观,被广泛用于制备优质建筑石材。但花岗岩切割过程中会产生大量锯泥,占用大量土地且污染环境。本文在分析花岗岩锯泥堆存现状及危害基础上,介绍了花岗岩锯泥的主要处理方式,论述了利用花岗岩锯泥再生产建材的几种途径,总结了锯泥在微晶玻璃、发泡陶瓷、陶瓷釉料和加气混凝土砌块等产品中的应用与发展,为花岗岩废料在建筑材料领域的高值利用提供一定参考。

硼泥掺杂对磷酸镁水泥性能的影响

硼泥是硼砂和硼酸生产过程中产生的工业废渣,大量排放不但占用大量的土地,造成地下水污染,失水后飞散成为粉尘,还造成大气污染。将硼泥掺杂到以重烧氧化镁和磷酸二氢钾为原材料制备的磷酸镁水泥中,研究硼泥掺杂对磷酸镁水泥性能的影响。结果表明:硼泥能够延长磷酸镁水泥的缓凝时间,同时能够提高水泥的抗压强度。硼泥的最佳掺量为10%,水泥凝结时间由原来的29 min延长到35 min,水泥抗压强度由56.21 MPa提高到58.7 MPa。XRD分析结果表明,硼泥的加入没有改变磷酸镁水泥的矿相结构。本研究可以为硼泥固废资源化利用提供依据。

石棉尾矿制备原顽火辉石基微晶陶瓷的物相组成演变及性能研究

以石棉尾矿、石英砂尾矿为主要原料,采用一次烧结法制备原顽火辉石基微晶陶瓷。采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜等测试手段,探究不同m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度对微晶陶瓷晶相组成、微观结构及理化性能的影响。结果表明:随着m(SiO_(2))/m(MgO)质量比、烧结温度的增加,微晶陶瓷中SiO_(2)与镁橄榄石反应生成的顽火辉石含量增加;经1 240~1 280℃烧结后,顽火辉石转变为其高温稳定形态的原顽火辉石,未参与反应的石英相会逐渐转变为方石英相;在m(SiO_(2))/m(MgO)质量比为1.43~3.56、烧结温度为1 280℃时,吸水率、体积密度、线收缩率和抗折强度分别为0.67%~0.15%、2.74~2.16 g·cm^(-3)、10.29%~1.37%、107.51~40.35 MPa,酸碱失量分别小于1.36%和0.13%,各性能指标优于《陶瓷砖》(GB/T 4100—2015)中Ib类低吸水率炻质砖的标准。

磷石膏综合利用及预处理方法综述

介绍了我国磷石膏政策环境、主要杂质和资源化利用现状,综述了国内对磷石膏进行预处理的各种常用方法,简要叙述了各种预处理方法的优缺点。

碱焙烧条件对油页岩灰制备白炭黑的影响研究

采用碱焙烧法处理油页岩灰,并盐酸酸洗以达到除去灰中其他杂质从而制得高纯度白炭黑产品的目的。设计四因素三水平正交实验,研究了焙烧时间、焙烧温度、碱与油页岩灰质量比以及氢氧化钠与碳酸钠质量比四个因素对制得的白炭黑纯度的影响。通过对试验结果进行极差分析以及方差分析可得,影响白炭黑纯度的主次因素为:m(NaOH)/m(Na_(2)CO_(3))>焙烧温度>m(NaOH)/m(Na_(2)CO_(3))×焙烧温度>m(NaOH)/m(油页岩灰)>焙烧时间。最佳工艺条件为:以Na OH为活化剂,Na OH与油页岩灰质量比为1.5∶1,焙烧温度800℃,焙烧时间60 min。在此条件下制备的白炭黑二氧化硅质量分数高达98.54%。通过对添加碱混合焙烧后的油页岩灰进行表征,分析可得800℃下,碱可与油页岩灰充分反应,生成易与盐酸反应的硅酸钠等物质。这使得在酸洗过程中包裹于硅铝相中的杂质可以与盐酸充分接触,溶解于液相中,易与固态的硅酸分离,达到提纯的目的。