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。

燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水中重金属及钙镁离子沉淀规律研究

燃煤锅炉烟气湿法脱硫废水中的重金属及钙镁等离子危害较大,开展其沉淀去除规律的研究有利于废水中有用元素的资源化回收和废水的回用。采用碱液沉淀法对脱硫废水进行分级处理,对沉淀产物采用SEM-EDS等手段进行表征。结果表明,采用氢氧化钙作为沉淀剂可以实现去除重金属、回收镁资源及去除氟化物和降低废水硬度等多种目标。在去除重金属离子的过程中,当脱硫废水pH值为9.0~9.5时,废水中的重金属离子可得到有效去除且达到污水排放标准,镁离子几乎没有损失,钙增加率也较低,仅为4.6%以下;将废水pH值调整为9.5~9.7可有效回收废水中的镁元素,镁的回收率在62%以上,回收效果较好。在碱性条件下,向废水中投加Na_(2)CO_(3)可有效降低废水中的钙离子和残留的镁离子,实现废水降硬的目标。不同pH值下沉淀物的SEM-EDS能谱显示,对脱硫废水进行梯级pH处理可以达到分级去除重金属污染物和回收镁元素的目标。通过对脱硫废水中重金属及钙镁结垢离子的沉淀规律研究,实现了废水的分质分盐有用成分的资源化回用,避免了产生杂盐危废造成二次污染的可能,达到了脱硫废水的零排放的目标。

微咸水-腐植酸肥耦合滴灌条件下钙镁离子质量浓度对灌水器堵塞的影响

【目的】探明腐植酸肥施用条件下不同钙镁离子质量浓度对灌水器堵塞物质形成的影响效应与作用机制。【方法】以微咸水中钙镁离子耦合腐植酸肥滴灌为研究对象,选取4种不同额定流量(1.6、1.1、1.4、1.75 L/h)的非压力补偿内镶贴片式灌水器(FE1—FE4),其中设置3组钙离子质量浓度微咸水处理,离子质量浓度分别为100、150、200 mg/L(G1、G2、G3),3组镁离子质量浓度微咸水处理,离子质量浓度分别为100、150、200 mg/L(M1、M2、M3),以地下微咸水灌溉为对照(CK),研究不同离子质量浓度的灌水器平均流量(Dra)、滴灌系统灌水器的堵塞率分布、灌水器堵塞物质干质量(DW)动态变化规律,并分析了灌水器内部堵塞物质矿物组分。【结果】与CK相比,G1、G2、G3、M1、M2、M3处理的Dra分别降低了21.58%~29.68%、35.02%~39.71%、45.62%~55.68%、14.25%~20.41%、24.89%~45.69%、35.22%~56.75%,堵塞物质干质量分别增加了124.62%~178.49%、174.23%~230.33%、235.59%~270.09%、67.14%~120.28%、136.96%~191.18%、203.54%~213.35%。与G1、G2、G3处理相比,质量浓度相同镁离子处理M1、M2、M3处理的堵塞物质干质量分别降低了16.41%~27.26%、4.77%~13.60%、6.82%~15.34%。【结论】钙镁离子质量浓度的增加均显著加剧了灌水器的堵塞;在相同离子质量浓度条件下,镁离子处理显著减少了灌水器内堵塞物质的总量,因此镁离子在一定程度上能够降低灌水器堵塞风险。

高钙镁油藏悬浮微晶聚合物体系研究

为了解决高钙镁油藏聚丙烯酰胺类聚合物抗盐性能差、无法开展聚合物驱现场应用的问题。悬浮微晶聚合物体系通过自研的增黏剂将水中钙镁离子变成微晶,从而使注入水的高浓度钙镁离子变害为利,大幅度提高了聚合物溶液抗钙镁、增黏的性能。研究表明:悬浮微晶聚合物体系具有良好的增黏性,其黏度是相同浓度聚合物溶液黏度的3.1~4.0倍。悬浮微晶聚合物体系中分散剂最佳浓度为0.2%,成晶剂最佳浓度为0.3%。聚合物优选疏水缔合型聚丙烯酰胺类聚合物。悬浮微晶聚合物体系在高钙镁油藏具有良好的应用潜力。

高钙镁钛精矿沸腾氯化制备TiCl_(4)的热力学及动力学

针对高钙镁钛精矿难以满足沸腾氯化制备四氯化钛工艺问题,从热力学和动力学角度对高钙镁钛原料碳热还原—沸腾氯化制备TiCl_(4)工艺进行了深入研究。结果表明:钛精矿高温碳热还原历程为:FeTiO_(3)→TiO_(2)+Fe→Ti_(n)O_(2) n-1(n=4~9)+Fe→Ti_(3)O_(5)+Fe→Ti_(2)O_(3)+Fe→TiC_(x)O_(1-x)+Fe,碳氧钛生成的温度必须高于1400℃,此时钛精矿中的Ca、Mg、Al、Si、Mn等杂质元素在1800℃以内都不会被还原为对应的碳化物;高钙镁钛铁矿精矿碳热还原制备碳氧钛过程中,失重率随温度升高呈现4阶段上升,其中阶段1和3分别为受扩散控制生成金属Fe和碳氧钛的快速失重段,而阶段2和4分别为金属Fe和碳氧钛形核长大的缓慢失重阶段,4个阶段的表观活化能分别为49.84、-2.24、12.82、-2.53 kJ mol。沸腾氯化过程还原产物中的Fe、MgO和CaO均会优先被氯气氯化,但当存在TiO_(2)时,SiO_(2)和Al_(2)O_(3)则不易被氯化,碳氧钛较适宜沸腾氯化的温度为300~650℃,沸腾氯化前5分钟为还原产物中碳氧钛的快速氯化阶段,主要受表面化学反应的控制,而后5~20分钟为Ti_(2)O_(3)的缓慢氯化阶段,主要受颗粒内部扩散控制的影响。

钙镁二元盐复合材料的储热性能

水合盐热化学储热利用可逆的化学反应,能够在吸附与脱附过程中实现热量的释放与储存,其具有储热密度高、适合长期跨季节储热等优点,与太阳能相结合可以减少对化石能源的依赖。为探究两种不同多孔基底对钙镁二元盐复合热化学储热材料储热性能的影响,基于摩尔比为1∶2的MgCl_(2)与CaCl_(2)两种水合盐,本文对以微孔分子筛(13X)为多孔基底的MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料和以介孔硅藻土(WSS)为多孔基底的MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的孔结构、平衡吸附量和循环稳定性等进行实验对比分析。采用蜂窝状储热单元的二维模型,对两种MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合热化学储热单元的储/放热过程进行模拟对比分析。结果表明,与WSS相比,13X的孔隙更小、比表面积更大、平衡吸附量更高。由于MgCl_(2)/2CaCl_(2)的填充,两种复合材料的孔体积、比表面积、孔隙率较多孔基底均有所下降。受MgCl_(2)/2CaCl_(2)与多孔基底协同作用的影响,MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的平衡吸附量在整个相对湿度区间均有明显提升,Polanyi吸附势理论可以很好地描述MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的等温吸附线。WSS20储热单元的储热密度为371.94MJ/m^(3),可以持续输出20℃温升以上的空气198min,其放热功率和热回收效率均高于13X17储热单元。WSS20在循环47次后仍然保持完整的结构和良好的吸附量,而13X17在循环10次后发生破裂。综合储热密度和循环稳定性,WSS20更适合作为储热材料使用。

氟化锰脱除硫酸锰溶液中钙镁的工艺条件及其动力学研究

以氟化锰为脱除剂,通过单因素实验研究氟化锰过量系数、溶液pH值、反应温度以及反应时间对硫酸锰溶液中钙镁脱除率的影响。在氟化锰过量系数2.0、溶液pH=5、反应温度85℃、反应时间80 min的优化工艺条件下,钙和镁脱除率分别为97.06%和95.48%。在此基础上进行了动力学研究,硫酸锰溶液中钙和镁的沉淀反应均符合Avrami方程,其表观活化能分别为48.01 kJ/mol和53.23 kJ/mol,表面化学反应是影响钙镁沉淀反应速率的限制性环节。

钙镁复合膨胀剂对不同温度历程混凝土的变形性能的影响

依据不同尺寸结构混凝土的温度历程,设计适宜的膨胀剂,可有效降低混凝土开裂风险。研究恒温条件、变温条件下的混凝土温度对氧化钙膨胀剂、钙镁复合膨胀剂的膨胀效能的影响规律。结果表明:40℃恒温条件下,6%CaO膨胀剂的混凝土早期表现出较大膨胀变形,但在5 d内基本膨胀完全;掺4%CaO+2%MgO(250 s)的混凝土28 d龄期内持续膨胀。变温条件下,低活性MgO膨胀剂在温降阶段膨胀性能的发挥需要适宜的温度条件,最高温度越高、降温速率越慢(即在较高温度维持的时间越长)越有利于MgO膨胀剂膨胀性能的发挥。最高温度超过40℃、早期(前5 d)温降速率低于4.5℃/d,降温时间持续较长的情况下,活性值为250 s的MgO膨胀剂在混凝土温降阶段才能发挥膨胀补偿温降收缩的效果。

琯溪蜜柚地上部新生器官生物量和钙镁养分累积特征

【目的】针对琯溪蜜柚[Citrus grandis(L.)Osbeck‘Guanximiyou’]生产中钙(Ca)和镁(Mg)养分严重缺乏的现状,通过解析树体周年地上部新生器官生长发育动态,定量分析其不同生育期Ca和Mg的累积特性,为钙镁养分优化管理、助力蜜柚提质增效生产提供理论依据。【方法】于2019—2020年,在琯溪蜜柚原产地福建省平和县,选取10年生盛果期红肉蜜柚树为试验材料,分别在春梢萌发期、开花期、幼果期、果实膨大期和果实成熟期进行周年5次地上部新生器官样品采集,并测定其叶片(挂果叶和未挂果叶)、枝条(挂果枝和未挂果枝)、果实(果肉和果皮)和落花落果的生物量及其Ca、Mg养分吸收的动态特性。【结果】蜜柚地上部新生器官生物量随生育进程逐渐增加,2019和2020年成熟期蜜柚地上部新生器官生物量平均为17.12 kg·株^(-1),其叶片、枝条和果实分别占24.14%、3.89%和71.97%,并以未挂果叶(23.19%)、未挂果枝(3.56%)和果肉(44.54%)部分为主,而开花期落花落果生物量为0.57 kg·株^(-1)。除果肉Ca含量(w,后同)逐渐下降和未挂果枝Mg含量逐渐增加外,蜜柚各新生器官的Ca含量均随生育进程呈上升趋势,而Mg含量则整体呈现出下降变化,成熟期各器官Ca和Mg含量整体上呈现出未挂果枝>未挂果叶>挂果枝>挂果叶>果皮>果肉。同时,除成熟期叶片Mg累积量有所降低外,蜜柚地上部各新生器官Ca和Mg累积量均随生育进程逐渐增加,其中,叶片和枝条中的Ca和Mg累积分配量逐渐下降而果实中逐渐增加,且主要分配在未挂果叶和果皮中。2019和2020年成熟期蜜柚地上部新生器官Ca和Mg累积量平均分别为223.58和25.34 g·株^(-1),其叶片、枝条和果实Ca累积量分别占63.10%、11.03%和25.87%,而Mg累积量则分别占42.75%、7.92%和49.33%。表观养分平衡估算指出,以750株·hm^(-2)计,盛果期蜜柚周年地上部新生器官需要吸收Ca 169.18 kg·hm^(-2)和Mg 19.78 kg·hm^(-2),而落花落果的养分损失或归还为Ca 1.50 kg·hm^(-2)和Mg 0.77 kg·hm^(-2)。【结论】定量了盛果期琯溪蜜柚地上部新生器官的生物量以及Ca和Mg养分的含量、累积与分配特性,并估算了Ca和Mg养分的表观平衡,结果可为琯溪蜜柚养分优化管理提供理论依据。因此,平和县在琯溪蜜柚生产中应及时补充消耗的Ca和Mg养分,重视含Ca和Mg肥料的科学施用。

基于热力学分析与响应曲面法研究磷尾矿中钙镁浸出率

在回收磷尾矿中钙镁资源时,通常先将尾矿进行煅烧,然后利用浸取工艺浸取尾矿中的钙镁,用于后续资源回收。在煅烧过程中需要让磷尾矿中的白云石尽量分解,而氟磷灰石得到保留。研究利用HSC Chemistry软件进行磷尾矿煅烧热力学分析优化煅烧条件,在尾矿煅烧物浸取钙镁过程中,基于响应曲面法,分析铵钙物质的量比(7∶1~11∶1)、液固质量比(7∶1~9∶1)、反应温度(60~80℃)、反应时间(50~70 min)的交互作用对钙镁浸出率的影响,对钙镁浸出条件进行优化。结果表明,白云石完全分解为CaO、MgO且氟磷灰石不分解的煅烧温度范围为(900~1200℃)。优化钙镁浸出条件:铵钙比物质的量比为10∶1、液固质量比为8∶1、反应温度为71℃、反应时间66 min时获得最佳钙镁的浸出率,分别为92.25%和86.19%。依据优化后的浸出条件,进行多次实验,实验结果为钙浸出率为91.95%、镁浸出率为85.85%。实验结果与优化结果较为接近,证明优化结果较为准确,且通过模拟优化及实验验证,可以看出铵钙比对浸出率的影响较大。

钙镁离子对白云石浮选矿浆流变性的影响研究

磷矿反浮选脱镁过程中,白云石溶解和回水循环利用导致矿浆中钙镁离子增多,影响白云石的浮选行为,进而影响磷灰石与含钙脉石矿物的分离,因此调控含钙脉石矿物浮选行为的研究是磷矿石分选的研究热点。本研究以常见的含钙脉石矿物——白云石为对象,在不同钙离子和镁离子浓度下进行单矿物浮选试验、矿物颗粒分布和矿浆黏度测试,分析了钙离子和镁离子对白云石浮选流变性的影响,结果表明:弱酸性条件下,钙镁离子在改变矿浆黏度的同时也能影响浮选结果;钙离子对白云石有一定抑制作用,随着钙离子浓度升高,白云石上浮率先降低后有一定程度的上升,矿浆黏度则表现出先上升后下降的趋势;镁离子可以活化白云石上浮,随着镁离子浓度升高,白云石的上浮率先增加后趋于稳定,矿浆黏度表现出先下降后稳定的趋势。

准东煤灰中钙镁黄长石形成及其反应活性的微观机理分析

采用密度泛函理论对煤灰中硅灰石和钙镁黄长石的能级差、态密度及HOMO与LUMO等性质进行计算,从前线分子轨道等理论揭示其形成过程及反应活性机理。HOMO与LUMO统称为前线分子轨道,其轨道上分子反应活性最高,反应时外加电子会占据反应物的LUMO轨道,物质发生电离时电子会从反应物的最高HOMO轨道转移至LUMO轨道。研究结果表明:硅灰石和钙镁黄长石的能级差值为5.029和5.133 eV,前者反应活性高,优先发生发应。硅灰石的价带顶部主要由O的2p轨道组成,且电子态密度的峰值为28.021 State/eV.atom,电子活跃性最强,表明O的活性最高,电子易发生转移参与其他体系成键。当Mg^(2+)作为电子接受体进入硅灰石晶格时,O1、O3的电子发生转移使结构重组生成钙镁黄长石。钙镁黄长石的HOMO轨道由O1、O8、O15、O22组成,发现Si1-O1、Si4-O8的布居数最小,分别为0.47、0.45,键长最长,分别为1.656A、1.661A,表现出共价性最弱,离子性最强,易发生键断裂,与其他矿物质反应生成低温共熔体,加剧了准东煤的结渣沾污现象。

硝酸钙镁混合液中钙镁分离及深度脱钙方法研究

为有效分离钙镁混合液中的钙和镁,先在钙镁原液中加沉淀剂进行初步除钙,再在滤液中继续加入草酸根离子进行深度除钙,探究了不同沉淀剂及投加量和反应温度对钙脱出率的影响,实验结果表明钙镁混合液加入硫酸盐后除钙率达到96.1%,在硫酸盐脱钙后滤液中继续加草酸进行深度脱钙,其中在60℃条件下分步加草酸深度除钙后滤液中钙含量最低达到了零,且在脱钙过程中镁离子几乎不与草酸根结合沉淀出来,有效实现了钙镁分离。

利用钙镁质磷尾矿制备镁钙耐火颗粒研究

鄂西地区磷尾矿以钙镁质为主,且白云石含量(质量分数)达到75%以上。经过反浮选除磷-正浮选提钙镁的工艺流程后,钙镁回收率到到60%以上,MgO品位达到20%以上。将提纯后钙镁组分通过造粒-预煅烧-分级-改性后,可制得体积密度为3.09 g/cm^(3)、耐火度大于1800℃、荷重软化温度1660℃、常温耐压强度为58.4 MPa的钙镁耐火颗粒,且通过熔炼钢试验证明尾矿中的磷元素不会在冶炼过程中熔入到钢液中,验证了磷尾矿基耐火材料应用于冶金行业的可行性。

新型钙镁硅复合无机材料对盐胁迫下小麦幼苗生长的影响

为确定新型钙镁硅复合无机材料(IM)对盐(NaCl)胁迫下小麦幼苗生长的影响,采用液培法,通过在营养液中添加IM,制备了ρ(IM)=3.15,6.30,9.45,12.60,15.75 g·L^(-1)的5种培养液,进行了不同添加量的IM对盐胁迫下小麦幼苗生长与生理特性影响的试验。结果表明:盐胁迫显著抑制了小麦幼苗的生长,添加IM能有效缓解小麦幼苗的盐胁迫效应,其中以ρ(IM)=12.60 g·L^(-1)的处理能显著促进盐胁迫下小麦幼苗的生长,降低盐胁迫下小麦幼苗根系与叶片的丙二醛质量摩尔浓度和超氧阴离子产生速率,增加叶片和根系的可溶性蛋白质量分数和抗氧化酶活性,并显著提高游离脯氨酸质量分数。

钙镁叶面肥对‘妃子笑’荔枝果实糖含量及糖代谢酶活性的影响

为探究叶面喷施钙镁肥解决‘妃子笑’荔枝果实成熟期“退糖”问题的原因,本研究以16年生‘妃子笑’荔枝树为试验材料,以叶面喷施0.3%CaCl_(2)+0.3%MgCl_(2)混合水溶液为处理,喷清水为对照,测定果实糖含量和糖代谢酶活性。结果表明:‘妃子笑’荔枝在果实生长发育前中期果糖、葡萄糖和蔗糖迅速积累,成熟期对照果实果糖、葡萄糖含量保持稳定,蔗糖、可溶性糖含量下降,在花后69 d处理果实果糖、总糖含量显著高于对照;喷施叶面肥处理使糖代谢酶活性发生显著变化,在花后69 d处理使中性转化酶活性和蔗糖代谢酶净活性显著升高,酸性转化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶合成方向和磷酸果糖激酶活性显著降低。总之,钙镁叶面肥处理通过提高中性转化酶活性、降低蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶合成活性来提高蔗糖代谢酶净活性,促进蔗糖的分解,同时降低磷酸果糖激酶活性抑制糖酵解途径,从而引起果糖和可溶性糖积累,进而解决了‘妃子笑’荔枝成熟期“退糖”的问题。

新型醋酸钙镁盐环保融雪剂的制备与应用技术研究

本文以新型醋酸钙镁盐环保融雪剂为研究对象,基于材料凝固点选定融雪剂主要成分,采用重心设计法确定成分配比;从环境温度、融雪能力、融雪效果方面对新型环保融雪剂融雪性能展开测试;通过与氯盐融雪剂对比,证明了醋酸钙镁盐融雪剂环保能力与使用性价比都要高于氯盐融雪剂,完全能满足道路、铁路等各项工程除雪要求。

废旧锂离子电池回收过程中钙镁渣制备电池级碳酸锂研究

以废旧锂离子电池回收过程中产生的钙镁渣为原料,通过复分解浸出-净化-沉锂-碳化分解工艺制备电池级碳酸锂。结果表明,在MgSO_(4)·7H_(2)O用量为理论量的1.1倍、初始pH值1.5、反应时间2.0 h、固液比1∶6、反应温度90℃、终点pH值3.5条件下,Li浸出率为98.39%,浸出液中Li质量浓度为18.03 g/L。浸出液通过树脂除氟、碱液除杂、碳酸钠沉锂,制备出纯度为95.11%的粗制碳酸锂。粗制碳酸锂通过碳化-树脂除钙镁-热解工艺制备出质量分数为99.64%的电池级碳酸锂。该工艺锂回收率为95.08%,经济价值高,具有良好的工业应用前景。

EDTA滴定法和原子吸收光谱法相结合准确测定石灰岩中的钙镁含量

传统的EDTA滴定法在测定氧化镁含量较低的石灰岩矿物时存在一定弊端,本文提出一种改进方法:EDTA滴定钙镁合量,再利用原子吸收测定氧化镁含量,二者相减得到氧化钙含量。经验证,本方法测定钙镁含量误差低于3%,具有良好的准确性,且操作简单,流程较短,能够满足石灰岩矿物样品中钙镁含量特别是低镁含量灰岩的分析测定需求。

钙镁元素缺乏对苹果生理代谢特性的影响分析

微量元素的缺乏容易导致苹果产量的下降,而营养失衡也将给果实带来多种病害。针对苹果中微量元素不足而导致的问题,本文采用了实地调查和室内实验的方式来对土壤和叶片中的营养进行了研究和评估。结果表明,不同器官的营养含量从高到低依次为根、叶、茎。镁元素在新生组织中的含量更高。此外,幼树叶绿素含量和光合作用也会受到钙、镁含量影响。在不含Ca或Mg的情况下,光合作用、蒸腾作用和气孔电导率降低,降低幅度均超过9%。此外,叶绿素b含量明显减少,净光合作用下降,下降幅度超过50%。这表明,施加额外的钙镁微量元素有助于提升苹果的生长状况,为保质保量的果实收获奠定基础。