CaO和Na_(2)SO_(4)对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控

当前锂辉石提锂工艺主要采用高温转型—硫酸化焙烧法,通常需要1100℃左右转晶焙烧及硫酸化焙烧工序,存在能耗高、工艺流程长等问题。提出了一种以CaO和Na_(2)SO_(4)为混合助剂的一步低温焙烧法从α-锂辉石提取锂的工艺,进一步优化了助剂用量及焙烧温度。结果表明:在焙烧温度900℃、焙烧时间2 h,50%Na_(2)SO_(4)和6%CaO混合助剂作用下,锂浸出率达94.97%。借助XRD、FT-IR、SEM-EDS等分析方法明确了混合助剂对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控机理为:CaO在低温可与α-锂辉石反应生成钙长石及石英,破坏锂辉石的稳定结构,降低了α-锂辉石转型温度,Na_(2)SO_(4)与石英、锂辉石进一步反应生成钠长石和可溶性NaLiSO 4。该工艺显著降低了锂辉石的焙烧温度,实现了锂的短程高效提取,具有重要的应用价值。

高炉煤气羰基硫催化水解过程影响因素

目前对高炉煤气脱硫进行源头控制,有利于推进钢铁行业全流程超低排放改造。高炉煤气脱硫的难点是羰基硫(COS)的脱除,针对高炉煤气温度波动频繁、压力大、组分复杂等排放特征,采用氧化铝催化剂催化水解COS,考察了温度、氯离子、粉尘和氧气对羰基硫水解转化率的影响,并分析了各因素对COS水解的影响程度以及影响机理。结果表明,温度对COS催化水解的效率影响最为显著,温度由50℃升高到150℃时,水解效率由49%增加到90%,较高温度有利于COS水解反应的发生;Cl^(-)使催化剂比表面积降低20.1%,孔容积降低40.0%,Cl^(-)使催化剂失活包括2方面,一是减少了水解催化剂表面碱性中心,二是堵塞催化剂孔道、覆盖部分活性位点,Cl^(-)的失活作用最显著;高炉煤气中纳米级粉尘会堵塞催化剂孔道,使催化剂比表面积降低43.5%,孔容积降低60.0%,随着粉尘的累积,水解效率明显下降;O_(2)体积分数为0.5%时,随着反应时间的延长,水解效率由85%降至82%,没有明显下降,但当O_(2)体积分数提高到1%时,水解效率由85%降至66%,O_(2)体积分数升高后硫沉积的抑制作用明显。水解催化剂的抗氯、抗粉尘、抗氧是需重点关注的因素,工业上可采取在水解前预脱除多组分,以减少高炉煤气杂质对COS水解效率的影响。

上流式反应器气液相间传质特性的实验研究

上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性,延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质,采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒,水溶液模拟渣油,空气模拟氢气,采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法,测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明,液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大;随填料颗粒增大而减小;在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比,能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式,拟合误差最大分别为12%和24%;表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。

化学气相沉积法制备纳微ZnO的实验和模拟研究进展

纳/微氧化锌材料性能优良,用途广泛,制备方法较多,其中化学气相沉积法(CVD)是较常用的方法之一。详细介绍了CVD方法制备纳米氧化锌的主要影响因素,概述了计算流体动力学(CFD)模拟在化学气相沉积法方面的应用和研究现状,并指出应该采用实验研究和计算模拟相结合的方法进行研究,利用计算模拟指导实验,从而实现纳微结构的可控生长。

低品位钼尾矿生物浸出实验研究

分别采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌和中度嗜热西伯利亚硫杆菌对含钼量极低的钼尾矿进行生物浸出实验研究,考察了有菌体系、无菌体系以及不同细菌对钼尾矿浸出效果的影响。采用ICP法测定浸出液中的钼浓度,pH计测定其氧化还原电位,并对浸出渣进行了SEM、XRD表征。结果表明:当矿浆浓度为5%时,两种微生物浸出工艺均能处理极低品位的钼尾矿,细菌的存在有利于钼尾矿的浸出;西伯利亚硫杆菌对钼尾矿的浸出效果更好,浸出23d后钼浸出率达到18%,而氧化亚铁硫杆菌的钼浸出率仅为8%。

含砷难处理金精矿生物预氧化过程中砷价态的变化及其对细菌的影响

作为一种环境友好的冶金技术,难处理金矿的生物预氧化工艺已经在世界各地得到了推广应用,但是生物预氧化过程中释放出的三价砷会对细菌造成伤害,导致细菌的生长受到抑制。本文采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f)在不同条件下进行含砷难处理金精矿生物预氧化实验,研究生物预氧化过程中砷的价态变化及其对细菌生长情况的影响。实验结果表明:在生物预氧化过程中,微生物氧化作用产生的高氧化还原电位(大于480 mV)可以使矿物溶解释放出的三价砷较快地氧化为五价砷,使其毒性减弱。在实验中发现,较低的初始矿浆浓度和较高的细菌接种量有利于产生较高氧化还原电位,使生物预氧化操作顺利启动。

离子液体溶解天然高分子材料及绿色纺丝技术研究综述

针对离子液体溶解纤维素、甲壳素/壳聚糖、角蛋白及其他天然高分子化合物的构效关系、溶解机理及纺丝过程的研究现状进行了综述,认为,离子液体在溶解天然高分子材料及干喷湿纺纺丝方面显示出独特的优势,为发展新一代绿色纺丝技术提供了新途径.然而离子液体溶解纺丝要实现大规模工业化应用,尚需解决一些关键问题,如溶解机理的深入研究、功能化离子液体的设计、溶液流变性及可纺性的研究、离子液体的再生纯化等.

优化非线性回归目标函数的数值实验

最小二乘法在化工中广泛用于数据拟合的线性和非线性回归及模型参数估值。为了从实验和生产现场数据中得到更接近真实函数的关联式,用数值实验的方法,对一系列目标函数形式与传统的最小二乘法进行比较。所测试的真实函数包括单调函数、单极值函数和双极值函数。数据所带的误差包括高斯分布和均匀分布的误差。结果表明,若数据误差遵从高斯分布时,以实验值与回归预测值间绝对偏差的1.5次幂之和为目标函数,优化所得的回归模型与真实的函数最接近。

胶磷矿中杂质赋存形式及酸解过程变化

我国中低品位胶磷矿量大、分布广,磷矿中杂质种类及含量对于磷石膏结晶及磷酸品质均有较大影响。以湖北某地区的典型低品位胶磷矿为原料,采用X射线光电子能谱仪、扫描电镜、能谱等方法,分析了磷矿及反应后磷石膏中的主要杂质种类及含量变化,并以此推测湿法磷酸过程中杂质的主要变化。结果表明磷矿中的主要成分是氟磷灰石和石英,杂质组分占比最高的分别是硅、铝、氟、镁,其中硅主要以石英和硅酸钙存在,氟主要存在于氟磷酸钙中,铝是以不同形式的铝硅酸盐存在的,而镁则是以MgF_2和部分硅酸盐存在。通过酸解反应,钙与硫酸根生成磷石膏,硅元素主要存在于固相石膏中,而铝、氟、镁则大部分进入到液相磷酸中,其中存在于固相中的硅则基本以石英形式存在,硅酸钙溶解于酸液中,铝主要以铝硅磷的化合物存在,氟则以氟硅化物形式存在,大部分的MgF_2溶解进入液相,磷石膏中镁主要以镁硅酸盐形式存在。通过磷矿中杂质存在形式及反应过程的变化研究,可以更好的明晰酸解过程中的体系变化,从而为磷石膏结晶过程的考察和控制提供理论基础。

浮选颗粒-气泡间脱附过程能量作用机制

浮选颗粒-气泡间稳定性分析是浮选领域内的研究重点,传统脱附理论认为当颗粒所受外力大于颗粒-气泡间最大黏附力时颗粒从气泡表面脱附,忽略了颗粒-气泡间气液固三相润湿周边滑动收缩的动态过程,未考虑脱附力作用时间对脱附过程的影响。为了完善浮选颗粒-气泡间脱附理论,以单颗粒、单气泡为研究对象,采用黏附力测量仪测量颗粒-气泡间脱附过程的临界脱附力和脱附能,并借助颗粒-气泡振动脱附观测系统观察颗粒-气泡在脱附过程中三相润湿周边滑动收缩规律,最后从热力学角度出发提出了一种基于能量分析的颗粒-气泡间稳定性评判方法。结果表明:随着颗粒接触角的增加颗粒-气泡间稳定性增强,发生脱附时需要的临界脱附力和脱附能增大。颗粒-气泡间脱附能由气泡拉伸变形阶段的形变能和三相润湿周边滑动收缩阶段的滑动能两部分组成,两部分能量均随颗粒接触角的增加而增加。颗粒从气泡表面脱附一方面要求外力大于颗粒-气泡间最大黏附力,另一方面还需外力作用足够时间以保证气液固三相润湿周边完成滑动收缩。从能量角度来看,颗粒-气泡间不受外力时可看作是一个处于平衡状态的热力学系统,当外力做功小于脱附能时颗粒-气泡间通过气液、液固和气固界面面积的变化维持稳定;但当外力做功大于脱附能时颗粒与气泡分离。

固-液搅拌槽内桨型对颗粒悬浮特性影响的实验和模拟研究

以水为液相,玻璃珠为固相,在固-液搅拌槽内比较了传统径向流Rushton桨、轴向流下推式45°六斜叶桨以及新型半折叶搅拌桨的功耗、泵送能力和对固体颗粒的悬浮效果。并应用CFD(Computational fluid dynamics)方法研究了不同搅拌桨操作下颗粒的轴向速度分布。结果表明:在相同转速下,Rushton桨的功耗最大,新型半折叶桨与下推式45°六斜叶桨的功耗接近;新型半折叶桨的流量准数最大,泵送能力最强;在固-液体系中,新型半折叶桨与下推式45°六斜叶桨的流型类似,但3种桨中新型半折叶桨对固体颗粒的悬浮效果最好。

反应与溶析结晶过程强化及数值模拟研究进展

反应与溶析结晶技术被广泛地用于无机与有机化学品的生产,如催化剂和药物活性组分。反应与溶析结晶过程通常是在高过饱和度条件下进行,具有快速的成核与生长速率,因此需要在结晶过程开始前实现不同反应物或溶析剂与溶液之间快速充分的混合,以避免不良混合造成过饱和度的空间不均匀分布,破坏晶体产品的性质。模型和数值模拟方法的分析和预测能力可以加深对过程现象的机理认识,促进结晶设备和操作条件的优化设计。本文综述了反应与溶析结晶的过程强化方法和数值模拟的研究进展。首先从结晶设备、外加能量场和膜技术辅助结晶三个方面对过程强化研究进行了阐述;然后介绍了数值模拟中常用的微观混合模型,包括涡流卷吸模型和基于联合组成概率密度函数的微观混合模型;最后对文献中的液液反应结晶、气液反应结晶和溶析结晶的数值模拟进行了总结与分析。针对已有研究的不足,提出了未来发展方向的一些展望。

硼铁精矿焙烧过程反应活性研究

以硼铁精矿焙烧过程为研究对象,系统考察了温度、时间、焙烧气氛、添加剂等焙烧条件对硼铁精矿反应活性的影响,利用X射线衍射对硼铁精矿焙烧产物的物相组成进行了表征分析,并对反应机理进行了探讨。结果表明,调节焙烧温度、焙烧时间和使用添加剂可有效提高硼铁精矿的反应活性,焙烧气氛对硼铁精矿反应活性影响较小。适宜的工艺条件:焙烧温度为700℃、焙烧时间为2.0h,碳酸钙为添加剂,在此条件下硼铁精矿反应活性可提高到84%。本文研究结果为碳碱法提硼存在的硼铁精矿反应活性不高的问题提供了解决思路。

二次铝灰硫酸铵焙烧提铝过程机理

二次铝灰是电解铝工业产生的一种含铝危险废弃物,由于成分复杂,其中的铝资源尚未得到有效利用。通过二次铝灰与硫酸铵混合焙烧形成易浸取的硫酸铝铵,可实现二次铝灰中铝资源的高效回收。本文采用热重−红外联用仪、XRD、SEM和HSC等研究了二次铝灰与硫酸铵焙烧提铝过程机理。结果表明:二次铝灰中主要含铝物相为Al_(2)O_(3)、AlN、Na_(3)AlF_(6)、Al和NaAl_(11)O_(17),二次铝灰与硫酸铵混合物料的热分解过程可分为六个阶段。在30~215℃阶段,主要为物理水挥发;在215~300℃阶段,(NH_(4))_(2)SO_(4)分解为NH_(4)HSO_(4)并产生NH_(3);在300~337℃阶段,NH_(4)HSO_(4)开始分解为SO_(2)、NH_(3)、H_(2)O;在337~437℃阶段,Al_(2)O_(3)与(NH_(4))_(2)SO_(4)反应生成NH_(4)Al(SO_(4))_(2)并产生NH_(3)、H_(2)O,含量相对较少的含铝物相(Al、AlN和NaAl_(11)O_(17))及氟化物(Na_(3)AlF_(6)、CaF2)逐渐与硫酸铵反应生成相应的硫酸盐;在437~556℃阶段,NH_(4)Al(SO_(4))_(2)分解生成Al_(2)(SO_(4))_(3)、SO_(2)、NH_(3)、H_(2)O;在556~900℃阶段,Al_(2)(SO_(4))_(3)分解生成Al_(2)O_(3)和SO_(2)。因此,二次铝灰硫酸铵焙烧提铝优化温度区间为300~500℃。

添加剂对铬铁矿氧化焙烧过程的影响

以南非铬铁矿为处理对象,研究了一种添加剂对铬铁矿氧化焙烧过程的影响。考察了配碱率(碳酸钠实际用量与理论用量的比值)、添加剂用量(添加剂占铬铁矿的质量分数)、焙烧温度、焙烧时间等因素对焙烧熟料浸出过程中铬、铝浸出率的影响。结果表明,添加剂的引入能够显著促进铬铁矿的氧化分解,明显降低焙烧温度,同时有效地抑制焙烧熟料中铝的浸出。在配碱率为1.1、添加剂用量为30%、焙烧温度为950℃、焙烧时间为2.5 h条件下,焙烧熟料中铬的浸出率达到98%、铝的浸出率降至24%,铬渣中氧化铬质量分数约为1%。

基于低谷电力利用电锅炉水蓄热的清洁供暖的实验研究

清洁供暖是解决能源及环境问题的重要途径之一。以烟台福山区气候特点为背景。通过热负荷计算,对设备进行选型,最后搭建了基于低谷电力利用电锅炉水蓄热的清洁供暖实验系统。该供暖系统采用夜间谷电对水蓄热箱蓄热,白天利用水蓄热箱单独供暖。同时对室内温度、散热器进回水温度以及耗电量情况进行了分析。

金矿预氧化处理过程中砷的转化

含砷难处理金矿组成复杂,需经过预氧化处理才能进行氰化提金。砷的转化方式和最终形态对含砷难处理金矿的预氧化处理效果有重要的影响。目前难处理金矿的预氧化方法主要有3种,分别是焙烧法、加压氧化法和生物氧化法。围绕砷的转化问题,综述了3种难处理金矿预氧化处理方法的优缺点,并结合我国黄金工业的发展现状和环境保护要求,展望了难处理金矿预氧化处理技术的未来发展方向。

反应条件及陈化过程对氢氧化铬氧化速率的影响

氢氧化铬是含铬二次资源中铬的重要存在形式,也是含六价铬污染物还原时的主要产物,其氧化过程的研究对铬资源的提取和铬污染的控制具有重要意义。以亚硫酸钠还原重铬酸钠制备的氢氧化铬为研究对象,实验考察了氧化温度(室温~200℃)、氧化时间(0~168 h)、添加剂种类(碳酸钠、硫酸钠)等因素对氢氧化铬氧化的影响,并进行了氧化方程选取和动力学拟合计算。结果表明,温度越高两种氢氧化铬样品氧化反应越充分、氧化限度越大。在无添加剂条件下,200℃时新制、陈化氢氧化铬的氧化速率K值分别是80℃时的617、4375倍;添加剂的加入会促进其氧化反应,140℃条件下,新制氢氧化铬添加碳酸钠、硫酸钠为n(Na)∶n(Cr)=0.2时的氧化速率K值分别是无添加时的10、4倍;新制氢氧化铬较陈化氢氧化铬更易氧化,氧化速率K值为陈化氢氧化铬样品的1.4~1.9倍,可能与其所含结合水较多有关。

废弃煤矸石资源化利用研究进展

随着社会的高速发展,工业废物堆积造成的环境问题日渐严重.煤矸石是一种煤炭开采和洗选过程中产生的典型工业废弃物.其大量堆积不仅占用土地资源,而且还会污染环境,引起地下水污染,造成山体滑坡、塌陷等地质灾害,严重威胁人类生存环境.近年来,“以废治废”模式成为了工业废弃物处置的研究热点之一,也是生态修复的重要研究方向.本文综述了煤矸石资源化利用的研究进展,进一步阐述了污泥改性煤矸石在生态修复与土壤改良方面的进展,为后期煤矸石和污泥的高值化利用奠定基础.

煤基固废制备胶凝材料研究进展及应用

煤矸石、粉煤灰、气化渣作为煤炭开采—化工转化—燃煤发电等过程产生的固体废弃物,年排放量超过15亿t,综合利用率约60%,主要以低端建工建材消纳为主,市场趋于饱和。随着环保政策趋近,煤基固废的资源化利用新途径开发迫在眉睫。基于煤基固废具有铝硅酸盐成分、潜在的火山灰活性和特殊的微观结构等胶凝特性,低成本高性能的低碳胶凝材料成为其规模化高值利用的新途径。综述煤基固废胶凝材料的活性激发技术及应用领域。活性激发方面,阐述了物理激发、碱激发和酸激发等活化方式对胶凝材料矿相变化的影响规律和产品性能调控,总结了现有技术的优势和需要解决的问题。应用领域方面,分析了煤基固废胶凝材料在建筑材料、道路修复、环境修复等领域的应用效果。基于上述现状,对煤基固废胶凝材料激发机理研究、组分配比优化、材料环保性能、工程应用推广等未来发展方向进行展望。研究对煤基固废制备胶凝材料具有重要的借鉴意义,为煤基固废规模化利用提供新途径。