不同生物炭对赣南稀土尾矿地土壤有机碳矿化特性的影响

为探讨不同生物炭对尾矿地土壤有机碳矿化特性的影响,以赣南稀土尾矿地为研究对象,设置了玉米秸秆、玉米芯、水稻秸秆、稻壳、芦苇秸秆、椰壳、杏壳、核桃壳、竹子及木屑生物炭10种处理,对土壤有机碳矿化及生物炭特征参数进行了研究。结果表明:(1)低有机质(4.07 g/kg)土壤条件下,生物炭的施用促进了土壤有机碳矿化,在培养的第15天后土壤有机碳的矿化速率基本稳定,其中木屑生物炭的土壤有机碳平均矿化速率最强,为CK的3倍,以玉米芯生物炭的土壤有机碳平均矿化速率最弱,较CK无显著差异。(2)二项式拟合曲线结果表明,生物炭pH值、C含量及N含量与土壤有机碳累计矿化量的拟合值R^(2)分别为0.7417、0.4524和0.6148。(3)通过对木屑和玉米芯生物炭的红外光谱及比表面积、孔径分析可知,玉米芯生物炭较木屑生物炭具有更加丰富的有机官能团和较大的BET比表面积、孔径和总孔体积。综上所述,外源生物炭的添加促进了赣南稀土尾矿地土壤有机碳的矿化,其中以玉米芯生物炭的土壤有机碳平均矿化速率最弱,且生物炭适宜的特征参数在减弱土壤有机碳矿化方面具有良好的潜力。

不同碱激发剂作用下稀土尾矿地聚物的抗压强度与泛霜程度研究

本研究将稀土尾矿预处理后与适量偏高岭土混合作为硅铝原料制备地聚物,在改变碱激发剂类型及MOH(M=Na或K)浓度的情况下,研究地聚物试样抗压强度与泛霜程度的变化规律。结果表明,在四类碱激发剂(包括NaOH型、KOH型、"NaOH+硅胶粉"型、"KOH+硅胶粉"型)中,使用"KOH+硅胶粉"型激发剂时,可制备出抗压强度最高和泛霜程度最低的地聚物试样,并且所制备优选试样的泛霜程度与其抗压强度的线性相关程度最高;比较四类激发剂各自对应优选地聚物试样的凝胶相中Si含量表明,"NaOH+硅胶粉"型、"KOH+硅胶粉"型激发剂对应的试样分别相对NaOH型、KOH型激发剂对应的试样更高,并且这四个试样在宏观上的强度性能表现与其在微观上的形貌特征得到互相验证。

不同蚯蚓粪用量对在稀土尾矿地的一年生饲料桑生长的影响

本文研究在稀土尾矿土壤穴施250g/株(A组)、500g/株(B组)和750g/株(C组)的蚯蚓粪对一年生饲料桑的茎粗、株高、枝条总数、叶片总数、主枝叶片数的影响。结果表明,在一年生饲料桑的旺盛生长期(2019年8月20日),A、B组在径粗、叶片总数上极显著高于C组(P<0.01),A组在株高、主枝叶片数上极显著高于B、C组(P<0.01),B组在株高、枝条总数上极显著高于C组(P<0.01)。可见在稀土尾矿土壤上穴施250 g/株的蚯蚓粪作为基肥,更有助于一年生饲料桑(粤桑11号)的生长。

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

白云鄂博某难选铁矿石氢基矿相转化——磁选尾矿浮选稀土试验

堆置多年的白云鄂博中贫氧化矿含有铁、稀土等成分,常规工艺难以高效分选,但氢基矿相转化—磁选工艺可高效回收其中的铁。为了解氢基矿相转化过程是否影响富稀土铁尾矿中稀土矿物的可浮性,进行了系统的选矿试验。结果表明,在506E用量4200 g/t、水玻璃用量1800 g/t、矿浆温度65℃条件下,采用2粗3精、中矿顺序返回闭路浮选流程处理矿样,能够获得REO品位59.00%、REO回收率67.91%的稀土精矿。化学成分分析及X射线衍射分析结果表明,浮选精矿中主要成分为稀土氧化物(Ce_(7)O_(12))、独居石及少量萤石,稀土组分有效富集在精矿中;氢基矿相转化过程未对稀土组分的浮选回收造成不利影响。

赣南稀土尾矿土壤不同施肥处理对饲料桑农艺性状、产量及品质的影响

为探究赣南稀土尾矿土壤中不同施肥处理对‘粤桑11号’饲料桑(Morus alba‘Yuesang No.11’)的成活率、农艺性状、产量及品质的影响,采用田间随机区组设计,设置对照组(CK:不施肥)、牛沼液(Z)、腐熟牛粪(F)、腐熟牛粪+牛沼液(F+Z)、蚯蚓粪(Q)、蚯蚓粪+牛沼液(Q+Z)6种施肥处理,每个处理5个重复,测定饲料桑连续3年的成活率、农艺性状、产量及品质。结果表明:与CK相比,各施肥处理对饲料桑成活率、株高、主枝茎粗、总枝条数、总叶片数、单株重、产量、粗蛋白含量均有促进作用,其中Q+Z处理的成活率、单株重、产量最高,3年的产量分别为2.53、21.81、42.14 t·hm^(−2)。模糊隶属函数均值法综合评价饲料桑饲用价值,Q+Z处理隶属函数均值最大。综上,在赣南稀土尾矿土壤施用牛沼液、腐熟牛粪、蚯蚓粪对饲料桑的成活率、农艺性状、产量及品质均有提升作用,最佳施肥处理为蚯蚓粪+牛沼液。

稀土尾矿对尾矿陶粒孔结构及性能的影响研究

为提高稀土尾矿的高值化利用,采用稀土尾矿取代生料制备了尾矿陶粒,探究了稀土尾矿掺量对陶粒孔结构和性能的影响。结果表明,稀土尾矿掺量从0增至40%时,陶粒的堆积密度从1042 kg/m^(3)降至495 kg/m^(3),筒压强度从11.7 MPa降至2.1 MPa;平均孔径从0.24 mm增至0.45 mm,孔隙率从43.2%增至65.2%;掺入稀土尾矿对陶粒的1 h吸水率无明显影响,陶粒的1 h吸水率在0.3%~1.3%范围,用稀土尾矿取代生料后的陶粒性能均满足GB/T 17431.1-2010要求。

Mn/Zr改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝机理分析

采用溶胶凝胶法制备了Mn、Mn/Zr负载稀土尾矿的NH_(3)-SCR催化剂,通过催化剂活性评价系统,结合H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、XRD和DRIFT研究了催化剂脱硝过程和反应机理.结果表明:Mn、Mn/Zr改性稀土尾矿催化剂的脱硝活性显著增强,在200℃时6%Mn1%Zr/稀土尾矿催化剂脱硝活性可达96%.改性后催化剂表面氧空位、B酸性位点及吸附物种数量明显增加,催化剂还原峰面积增大,其氧化还原性能的提升是活性提高的主要原因.催化剂B酸位NH_(4)^(+)与气态NO_(2)的反应遵循E-R机理,NH_(4)^(+)与单齿、双齿硝酸盐物种的反应遵循L-H机理.

四川某低品位稀土尾矿回收稀土实验研究

这是一篇矿物加工工程领域的论文。本研究以四川某稀土尾矿为研究对象,通过工艺矿物学研究表明尾矿中稀土金属成分的分布矿物较一致,主要存在矿物为氟碳铈矿及氟碳钙铈矿。由于样品中稀土品位较低,仅为1.06%,采用重选工艺对尾矿中的稀土矿物进行预富集,以达到降低选矿成本的目的。对预富集的产品开展浮-磁工艺研究,捕收剂采用自主研发的植物基部分取代氨基苯环的绿色高效药剂RF802,抑制剂采用水玻璃,经一粗三精一扫的浮选工艺和强磁选工艺,可获得REO品位为53.63%、回收率为70.54%的稀土精矿,实现了该低品位稀土尾矿中稀土矿物的有效回收利用。

Ni改性对稀土尾矿NH_(3) -SCR脱硝性能的影响

采用水热法制备不同比例Ni改性稀土尾矿催化剂,通过XRD、BET、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和XPS等表征手段分析Ni改性对催化剂性能的影响.结果表明,Ni改性可明显提升稀土尾矿催化剂NO_(x)转化率,6%Ni/稀土尾矿催化剂的NO_(x)转化率在300℃时达到85%,N_(2)选择性在250~300℃的温度范围内可达到76%以上.改性后催化剂中生成了分散性较好的NiFe_(2)O_(4)物质,比表面积增至75.12m^(2)/g,催化剂的酸性位点增加,有利于催化剂表面吸附更多的氨气,Ni离子起到传递电子的作用,使得Fe^(2+)转化为Fe^(3+),Fe元素化学价态升高,铁离子最外层电子的不稳定性增加,氧化能力增强,有助于催化剂表面氨吸附物种的活化,有利于脱硝反应的进行.

Cu改性对稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝的影响

近年来,天然矿物由于储量大、活性组分丰富、价格低廉、绿色环保等优点成为脱硝催化剂研究的热点。本文以稀土尾矿为研究对象,利用浸渍-水热法对稀土尾矿进行Cu改性,通过XRD、SEM-EDS、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、BET等表征探究Cu改性对稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Cu改性后,稀土尾矿催化剂的脱硝性能有大幅提升,且活性反应温度窗口拓宽至200~350℃。随着Cu改性量的增加,催化剂的脱硝效率先升高后降低,改性量为2.5%(质量分数)时,性能提升效果最明显。Cu改性提高了稀土尾矿催化剂的比表面积,Cu元素主要以CuO形式存在于催化剂表面,且与Fe_(2)O_(3)存在相互作用,催化剂中Cu^(2+)、Fe^(2+)和Fe^(3+)的结合能发生明显的偏移,诱导Fe离子周围电子云密度降低,且质量分数2.5%Cu-稀土尾矿催化剂中两者相互作用最强烈,提升了催化剂的氧化还原能力和酸活性中心,CuO的还原温度对脱硝活性的影响大于氧化能力的影响,Fe_(2)O_(3)的氧化能力对脱硝活性的影响大于还原温度的影响。催化剂表面流动性较强的吸附氧更有利于脱硝反应的进行。

厌氧氨氧化包埋填料处理稀土尾矿废水的中试脱氮和优化

针对稀土尾矿废水的成分复杂和低化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的水质条件,采用厌氧氨氧化包埋填料进行处理。首先进行了厌氧氨氧化包埋填料的适应和驯化,然后分别探究了厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水和耦合反硝化包埋填料处理稀土尾矿废水的脱氮性能。结果表明,厌氧氨氧化包埋填料对稀土尾矿废水有良好的适应性,采用阶梯式底物和缩短水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)的运行策略进行适应和驯化后,总氮去除负荷(nitrogen removal load rate,NRR)最高可达0.99kg N/(m^(3)·d),较适应和驯化前提高了8.39倍。高通量测序结果表明,厌氧氨氧化优势菌属(Candidatus Kuenenia)的相对丰度从5.53%上升至35.67%,实现了有效富集,而适应和驯化前的优势菌属(Candidatus Brocadia)不适应环境被淘汰。面对原水氨氮浓度波动时,厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水的NRR最高可达1.02kg N/(m^(3)·d),出水氨氮的平均浓度为3.98mg/L,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率达到94.43%,可以节省60%的有机碳源。控制C/N比为1.5∶1,成功实现了厌氧氨氧化包埋填料与反硝化包埋填料的耦合,厌氧氨氧化包埋填料的活性没有受到明显影响。出水总氮的平均浓度为0.65mg/L,总氮去除率平均为95.6%,理论上可以节省84%的有机碳源。

施肥处理对稀土尾矿王草农艺性状、产量及品质的影响

为探究稀土尾矿种植王草的最佳施肥处理,设置CK(化肥)、Z(沼液)、N(腐熟牛粪)、N+Z(腐熟牛粪+沼液)、Q(蚯蚓粪)、Q+Z(蚯蚓粪+沼液)6种施肥处理进行田间等氮量施肥试验,分析连续三年各处理对王草农艺性状、产量及品质的影响,并用模糊数学隶属函数法进行饲用价值综合评价。结果表明:Q+Z处理组株高、分蘖数、茎粗、叶片数、单株重、产量、粗蛋白、粗脂肪均最高并呈逐年上升趋势,第三年分别较CK组提升了97.52%,545.81%,43.79%,654.95%,421.13%,741.00%,226.28%,39.51%,粗纤维、粗灰分含量最低,第三年较CK组降低了23.32%,54.81%,同时Q+Z组王草中重金属镉、砷、铅、铬含量均最低,第三年较CK组分别降低了82.93%,88.10%,59.44%,59.27%,饲用价值综合评价表现为蚯蚓粪组优于腐熟牛粪组,沼液配施组优于单一施肥组,排序依次为Q+Z>Q>N+Z>N>CK>Z。综上所述,稀土尾矿区种植王草较优施肥处理为蚯蚓粪+沼液。

活化方式对稀土尾矿中硅铝活化的影响

稀土尾矿含有数量可观的可用于分子筛合成的硅铝物种,而目前天然矿物绿色合成分子筛的难点在于矿物活化。本文以稀土尾矿为原料,分别采用热活化、碱熔活化和亚熔盐活化三种方式对稀土尾矿进行活化,将稀土尾矿中处于高聚态的硅铝物种解聚为具有反应活性的单聚态硅铝物种,为稀土尾矿合成分子筛奠定基础,以实现稀土尾矿的二次利用。采用XRF、XRD、SEM-EDS等表征手段对活化稀土尾矿的化学成分、物相组成和表面微观形貌进行分析,研究不同方式对稀土尾矿活化的影响。结果表明,热活化稀土尾矿中SiO2晶型仍较稳定,活化效果不明显;碱熔活化和亚熔盐活化能较完全地活化稀土尾矿,且碱熔活化更能实现稀土尾矿的高效活化,同时升高碱熔活化温度能促进稀土尾矿的活化。当NaOH与稀土尾矿质量比为3,碱熔活化温度为450℃时,稀土尾矿中活性硅铝物种的溶出率为84.2%和63%。本研究结果可为天然矿物绿色合成分子筛及稀土尾矿资源二次利用提供一定的理论基础。

Ce改性对活化稀土尾矿催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

白云鄂博稀土尾矿主要成分为赤铁矿、氟碳铈矿、萤石、石英和磁铁矿,其中稀土元素Ce和过渡金属Fe、Mn等是催化剂所需活性元素。本文利用浸渍法对活化稀土尾矿进行Ce改性,借助SEM-EDS、XRD、BET、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段探究Ce改性对活化稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Ce改性活化稀土尾矿催化剂以介孔结构为主,Ce元素在催化剂表面高度分散;Ce元素与Fe元素之间存在协同作用,两者之间存在氧化还原电子对,促进了不同价态Ce、Fe离子之间的转化,增强了催化剂的氧化还原能力,提高了催化剂的酸性位点数量和酸性能,有利于NH_(3)的吸附与活化,从而使催化剂的脱硝效率提高。活化稀土尾矿经15%Ce改性后,脱硝效率由70%提升至82%,N_(2)选择性在90%以上,反应温度窗口拓宽至275~450℃。

锰改性硫酸活化稀土尾矿催化剂的脱硝性能研究

采用浸渍法制备锰改性硫酸活化稀土尾矿催化剂,探究硫酸浓度和锰改性量对催化剂脱硝活性的影响,并通过BET、XRD、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD等表征手段对催化剂性能进行分析。结果表明,硫酸浓度为3 mol/L时催化剂的反应温度窗口为350~450℃,在400℃时达到最佳脱硝效率67%;继续添加5%Mn改性后,催化剂的反应温度窗口向低温移动至250~350℃,在此温度范围内N_(2)选择性保持在70%以上,并在300℃时达到最佳脱硝效率86%。随着硫酸浓度的增加,催化剂的比表面积先增大后减小,孔容、孔径迅速减小。硫酸活化增加了催化剂表面酸性位点的数量,提高了催化剂对NH_(3)的吸脱附能力。锰元素在催化剂表面以无定形态存在。锰改性催化剂在低温段较强的氧化还原能力是其反应温度窗口较硫酸活化催化剂低的主要原因。

稀土尾矿水热直接合成A型分子筛

以白云鄂博稀土尾矿为原材料,碱熔活化稀土尾矿为硅源,偏铝酸钠为铝源,直接水热合成A型分子筛,以实现稀土尾矿资源二次利用。研究碱的添加量对稀土尾矿硅活化和偏铝酸钠添加量对分子筛合成的影响,采用XRF、XRD、SEM-EDS、BET等手段对合成分子筛的物相组成、微观形貌和孔结构进行分析。结果表明,当碱矿质量比为3时,尾矿活化较为完全,结晶态硅物种转变为可溶性的活性Si元素,Si元素的溶出率为84%。在无模板剂的条件下,碱熔活化稀土尾矿在不同硅铝物质的量之比下均能合成A型分子筛,分子筛呈规则的球形结构,具有较大的比表面积和孔容,孔结构为微孔,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)物质的量之比为1.5时合成的A型分子筛比表面积最大,为215.5 m^(2)/g。尾矿中的Fe、Mg和Si元素与Al元素反应生成铁铝直闪石杂质,降低了A型分子筛结晶度。

风化壳淋积型稀土尾矿中残留浸矿剂及主要共存离子分布规律研究

以风化壳淋积型稀土矿采用硫酸铵原地浸出后的闭矿场尾矿为研究对象,研究了尾矿样品的含水率、pH值、Zeta电位随采样深度的变化趋势,分析了总氮、硝态氮、铵态氮和主要共存离子在矿体中的含量及分布。结果表明,稀土尾矿样品均呈酸性,其含水率和Zeta电位均随采样深度增加而逐渐降低。残留铵盐主要以铵态氮中的水溶态铵(11%~33%)和离子交换态铵(59%~87%)赋存在矿体中,并且其在中层矿体中的含量最高、表层矿体中的含量最低。XRD分析结果表明,尾矿中黏土矿物含量与残留铵含量呈正相关。因表层矿体中有机质含量高,共存阳离子Al^(3+)和RE^(3+)在表层含量最高;随着矿体深度增加,阳离子Al^(3+)和RE^(3+)含量明显降低,共存阴离子SO_(4)^(2-)、Cl^(-)含量则呈相反变化趋势。

稀土尾矿区土壤重金属污染与优势植物累积特征

矿山废弃地不仅占用大量土地,而且还是严重的污染源,因此,矿山废弃地的生态恢复己成为一项紧迫而重要的研究课题。对广东省河源市和平县下车镇内的稀土矿区土壤的重金属污染情况进行调查,并对该区优势植物对重金属的富集特征进行分析,以期对稀土尾矿区的生态系统的恢复和重建提供理论依据。主要研究的3种植物分别是:马唐草(Digitaria sanguinalis),香根草(Vetiveria zizanioides),望江南(Cassia occidentalis)。采用原子吸收分光光度法测定稀土矿区废弃地土壤和植被中Mn、Pb、Zn的含量,并计算优势植物对重金属的生物富集系数BAC(Biological Accumulating Coefficient)和生物转移系数BTC(Biological Transfer Coefficient)。结果表明:研究区域的土壤中重金属含量Mn、Pb、Zn的平均含量均超出广东省土壤背景值和中国土壤背景值,土壤受Mn污染最严重,其次是Pb、Zn的污染。3种草本植物对于Pb的BAC和BTC均小于1,说明这3种植物对Pb的富集和运输能力都很弱。香根草对于Mn和Zn的BAC分别为0.9和0.4,小于1,BTC分别为3.7和1.1,大于1,说明香根草对Mn和Zn的富集能力不强,但吸收后的运输能力很强。马唐草和望江南2种植物对于Mn和Zn的BAC和BTC均大于1,说明它们对重金属Mn和Zn具有较强的吸收和转移能力,是Mn和Zn的超富集植物。马唐草覆盖率高,抗病虫能力强,可作为该矿区生态恢复的先锋植物,望江南可以间作种植。

深度还原-弱磁选回收稀土尾矿中铁的试验研究

对某全铁品位为16.25%的稀土尾矿进行了深度还原-弱磁选回收铁试验研究,研究了还原剂种类及用量、焙烧温度及时间、磨矿细度及磁场强度对铁精矿品位和回收率的影响,并采用SEM,XRD等手段对稀土尾矿、焙烧产物、铁精矿进行了测试.结果表明,在烟煤质量分数30%,焙烧温度1 300℃,焙烧时间60 min,磨矿细度-0.074 mm占75%,磁场强度118 kA/m的条件下,所得铁精矿TFe品位可达80.76%,铁回收率可达93.24%;稀土尾矿经深度还原后,其中的赤、褐铁矿、硅酸铁等含铁矿物转化为单质铁,铁精矿品位和回收率较常规选矿方法大幅度提高,同时脉石矿物组成简单,有利于萤石的富集回收.