钨尾矿机械-化学活化及其与水泥水化反应机理

尾矿制备辅助胶凝材料是实现尾矿大规模资源化利用的重要途径。本工作研究了机械-化学活化对钨尾矿颗粒粒径和比表面积的影响,探究了不同活化方式、活化剂种类对钨尾矿制备胶砂试块机械强度的影响,通过XRD、SEM、IR对水化产物的物相及微观结构进行表征。结果表明,机械-化学活化能有效降低颗粒平均粒径并增加胶砂试块的活性指数,活化效果最佳的是三元复合活化剂,其次是二元复合活化剂,效果较弱的是单一活化剂。采用H1、C1和G1三元复合活化剂活化钨尾矿后,直径小于10μm的钨尾矿颗粒达到了70.07%,制备的胶砂试块活性指数达88.11%。机械-化学活化的本质是通过破坏矿物表面结构,增加其表面无序物质和振动能,使得水化产物中生成大量六方板状Ca(OH)2,最终形成大颗粒的C-S-H凝胶和钙矾石。

偏高岭石碱溶合成方钠石相变过程及吸附特性

方钠石具有笼型结构和比表面积大的特性,使其吸附能力较强。以偏高岭石和NaOH为原料,通过碱溶法合成了羟基方钠石,探讨了NaOH浓度、反应温度、反应时间和液固比对合成方钠石的影响。采用XRD、SEM、IR和NMR对碱溶过程的产物进行了表征;探讨了方钠石对Al ^(3+)的吸附特性。结果表明,反应温度对方钠石合成影响最大,NaOH浓度次之,液固比影响较小,升高反应温度和增大NaOH浓度可缩短反应时间。碱溶过程中,偏高岭石中的活性铝、硅优先溶解于NaOH溶液,随着反应的推进,溶液中的铝、硅达到一定浓度后会发生缩聚反应形成前驱体胶凝相。NaOH浓度对前驱体胶凝相的转变影响显著,低浓度时,胶凝相主要转变成沸石相;高浓度时则转变为方钠石相,反应的本质是处于亚稳定状态的沸石相与NaOH反应形成方钠石相。吸附特性试验表明,方钠石对Al ^(3+)的吸附符合Langmuir模型,其吸附率高达99.9%,最大吸附量达89.77mg/g。

高岭石热分解反应动力学计算方法对比

采用综合热分析仪研究了高岭石及掺入Pr_6O_(11)高岭石的热分解过程。依据热重曲线和微商热重数据,运用线性法和非线性法分别计算出热分解反应的活化能,比较了不同方法的精确性,使用Malek法确定了反应机理函数,进一步求出频率因子。结果表明:非线性法比线性法的计算结果更精确,三种非线性法的计算精度一致;各线性法精确度的高低顺序为胡荣祖法>唐万军法>Starink法>MKN法>KAS法>Ozawa法;基于非线性法计算得出高岭石热分解反应活化能为173.735kJ·mol^(-1),频率因子为1.942 5×10^(11)s^(-1),掺入Pr_6O_(11)的高岭石热分解反应的活化能为161.538kJ·mol^(-1),频率因子为2.584 9×10^(10)s-1,两者均符合化学反应模型;对比热分解反应速率系数发现,Pr_6O_(11)的掺入提高了高岭石热分解后期(结构内部羟基脱除阶段)的反应速率,有助于高岭石热分解反应的进行。

改性合成方钠石对重金属离子Cu^2+、Pb^2+的吸附

采用水热合成法以高岭石为原料合成方钠石,并将合成的方钠石用盐酸和双氧水改性。利用SEM、XRD和BET等对产物进行表征,对比了不同合成条件下的方钠石的组织形态以及微观结构的变化,研究了不同改性下条件方钠石对重金属离子Cu2+、Pb2+的吸附性能。结果表明:HTPS、HA-HTPS和HP-HTPS的比表面积分别为104.78、112.64、127.71 m2/g,三者的平均孔径相差不大。HTPS、HA-HTPS、HP-HTPS对Cu2+和Pb2+的理论最大吸附量分别为61.73、251.89、62.85 mg/g和265.95、65.88、283.29 mg/g,三者对2种重金属离子的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温模型,该研究提供了一种应用合成与改性方钠石高效去除水体重金属离子的方法。

微量热法研究白钨矿在NaOH溶液中的溶解及其与油酸钠作用的热动力学

采用微量热法研究了白钨矿在NaOH溶液中的溶解及其与油酸钠作用的热动力学,并通过扫描电子显微镜(SEM)、总有机碳(TOC)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)对白钨矿在NaOH溶液体系中的溶解特性及其与油酸钠的作用方式进行表征,同时进行了单矿物浮选试验研究。结果表明:白钨矿在NaOH溶液中溶解为吸热反应,反应级数n=3,pH=10时溶解反应热最大,溶解反应热与Ca^(2+)浓度成正相关。白钨矿表面Ca^(2+)在NaOH溶液中吸附油酸根离子为放热反应,反应级数n=1,相对白钨矿溶解发生了热量转变,不同pH条件下的吸附反应热大小与白钨矿溶解反应热趋势一致,在pH=12时反应速率均较快。不同pH条件下油酸根离子的吸附量与其反应热大小成正比,这与单矿物浮选结果一致。