MC-ICP-MS 测定岩石标准物质的钒同位素组成

随着分析方法的发展和分析精度的提升,钒同位素已经越来越多地被用于各种地质过程研究。为了确保钒同位素分析测试过程中,可以有效地监控数据的准确度和精度,方便国际各实验室之间的数据对比,同时考虑到早期国际上常用美国地质调查局(USGS)的标准物质面临着库存不足等问题,本文采用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)测定了一系列国际地质标准物质和国家地质标准物质的钒同位素组成,δ51V值的测试精度优于0.08‰。本文选取的标准物质主要来自日本地质调查局(GSJ)和中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(IGGE),包括一个安山岩(JA-1),三个玄武岩(JB-3、JB-1b和GBW07105),一个辉长岩(JGb-1),一个辉绿岩(GBW07123)以及一个土壤(GBW07454),钒含量范围为77~635μg/g,涵盖了目前大部分火成岩和部分土壤等天然样品含量的范围。这些标准物质除了土壤GBW07454,其他标准物质的钒同位素组成未曾被报道。经测量表明,辉长岩标准物质JGb-1具有最高δ51V值,为−1.05‰±0.08‰,安山岩标准物质JA-1具有最低δ51V值,为−0.34‰±0.06‰,其余标准物质的δ51V值变化范围为−0.72‰~−0.81‰,均落在MORB范围内。本文对这些标准物质钒同位素组成的报道,丰富了钒同位素研究的标准物质数据库,有助于未来在更多领域开展钒同位素研究。

钒渣富氧碱浸液除硅试验

针对高铬钒渣经亚熔盐法浸出后的碱浸液中硅浓度过高(4~8 g/L),而硅的存在会对后续钒铬分离造成较大影响的问题,对河北省某厂生产的钒渣富氧碱浸液进行了除硅试验,重点考察了沉淀剂种类和用量、浸出液碱度、反应时间、沉淀温度、静置时间对除硅效果和钒铬损失的影响。结果表明:使用NaAlO_(2)作为除硅剂,在摩尔比n(Al)/n(Si)=1.8、浸出液氢氧根离子(OH^(-))浓度7.5 mol/L、反应温度85℃,反应时间1 h,静置时间2 h的条件下,碱浸液中硅的去除率可达93.33%,浓度降至0.29 g/L,钒与铬的损失均小于1%。该方法除硅效果较好,所需时间短,且钒铬损失少,除硅后的浸出液满足后续提钒铬要求。

曝气式搅拌强化含钒矿物金属元素的氧化和浸出研究

转炉钒渣和含钒废催化剂等二次资源是提钒的重要原料,但由于浸出过程中钒的氧化浸出受传质效率和气体扩散系数影响,浸出率难以进一步提高。因此,如何实现含钒矿相中低价钒的高效氧化对于钒的可持续性生产至关重要。以曝气式搅拌反应器作为浸出装置,通过流体力学计算模拟(CFD)研究了搅拌过程中气液混合分布规律,并将其应用于钒渣中钒、铬的液相氧化浸出过程。结果发现,曝气式搅拌有利于促进气液相混合均匀,并将气液混合相向反应器底部推进,增加气相停留时间,提高了后续氧化效率。通过曝气式搅拌,反应器内形成高密度的细微气泡,提高金属氧化效率,将钒渣中铬的氧化效率提高到98%以上。进一步通过EPR对浸出渣分析发现,曝气式搅拌可以直接促进固相钒铬尖晶石的氧化和分解,提高后续浸出效率。本研究通过CFD模拟和试验验证,为曝气式搅拌用于提高液相氧化浸出过程中低价金属的氧化和浸出效率提供依据,为实际搅拌釜的设计和操作提供了重要的参考价值。

钒渣酸浸提铁工艺优化及复合光催化剂的制备

钒渣来自转炉钒渣,含有大量铁元素,它的二次利用具有重大的经济价值与现实意义。本文以H2SO4为酸浸液,利用响应面法优化酸浸工艺参数,后通过煅烧-水热法成功制备出ɑ-Fe_(2)O_(3)/Bi_(2)WO_(6)复合光催化剂,在模拟可见光作用下光降解染料废水甲基橙(MO)。结果表明,响应面优化酸浸实验的最佳工艺参数为H2SO4浓度2.8mol/L、酸浸温度98℃、酸浸时间138min、固液比1∶4.2,钒渣中Fe的浸出率为71.0%;以钒渣为铁源,采用沉淀-煅烧法制备出α-Fe_(2)O_(3)后,通过水热法合成VS-Fe_(2)O_(3)/Bi_(2)WO_(6),其光降解性能明显优于商业Fe_(2)O_(3)/Bi_(2)WO_(6),VS-Fe_(2)O_(3)的最佳掺杂量为10%,当H2O2投加量为19.58mmol/L、p H=6.5、催化剂投加量为0.4g/L、MO初始浓度为10mg/L、光反应6h时,MO去除率达96%,COD去除率为88.4%,出水COD为13.34mg/L,符合《污水综合排放标准》一级标准,光反应速率常数为纯相Bi_(2)WO_(6)的4.8倍;MO的降解机理主要为H2O2协同VS-Fe_(2)O_(3)/Bi_(2)WO_(6)作用下的光芬顿反应。本文可为钒渣高效、清洁的资源化利用及其在光催化领域的资源化利用提供参考。

废SCR脱硝催化剂碱式焙烧—水浸提取钒和钨

利用碱式焙烧—水浸工艺提取废SCR脱硝催化剂中的钒和钨,以便后续钒和钨的资源化利用。探究了焙烧温度、焙烧时间、Na_(2)CO_(3)与废催化剂的质量比、水浸温度、水浸时间等对钒和钨浸出效果的影响,结合焙烧产物XRD分析探究其焙烧机理。结果表明,废SCR脱硝催化剂合适的碱式焙烧—水浸条件为:焙烧温度875℃、焙烧时间1.5 h、Na_(2)CO_(3)与废催化剂的质量比1∶1、水浸温度80℃、水浸时间2 h,在此条件下钒和钨的浸出率分别达到91.33%和96.34%。根据XRD分析结果,在碱式焙烧过程中钒和钨分别转化为易溶性的NaV6O15和Na2WO4;经过碱式焙烧—水浸处理后,90%以上的钒和钨进入水浸液,而进入水浸液中的钛不足2%。

沿温度梯度热解钒多酸制备染料敏化太阳能电池V_(2)O_(3)@C对电极催化剂

以钒多酸为V源,乙二醇为C源,采用溶剂热法制备前驱体,沿温度梯度500,600,700,800,900℃热解前驱体,得到5种不同组成和形貌的V_(2)O_(3)@C复合材料,并分别将其作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极.结果显示,700℃下所制备的V_(2)O_(3)@C复合材料电催化性能最优,能量转换效率(PCE)最高,为5.57%.这归因于V_(2)O_(3)和C之间的协同作用增强了催化剂的导电性,增大了材料的比表面积而产生大量的催化活性位点.

基于铁基-金属有机骨架材料萃取钒的分析新方法

文章建立基于铁基-金属有机骨架材料NH2-MIL-101(Fe)萃取,电感耦合等离子体(ICP-MS)质谱的环境水体中钒(V)分析新方法。文章将NH2-MIL-101(Fe)加入样品溶液中,超声使其均匀分散,利用材料的吸附位点萃取钒。反应1 min后,在真空过滤器的辅助下回收固体材料,加入3 mL的消解液(20%H2O2和1.5%HNO3,v/v)。在90℃的条件下加热20 min消解该材料,去离子水定容后上机测定。文章详细考察萃取V的影响因素,包括pH、吸附时间、吸附剂浓度、样品初始体积和元素初始浓度等。通过吸附动力学模型及吸附等温线模型证明NH2-MIL-101(Fe)对V主要以化学吸附为主,物理吸附为辅,吸附方式为多层吸附,对V的最大吸附量为76.9 mg/g。随后,文章考察影响吸附剂消解的因素,包括HNO3和H2O2的浓度、消解温度及消解时间。在选择的实验条件下,计算出该方法测定V的检出限为0.8 ng/L。该研究所建立的方法不仅可提高分析的灵敏度,还可有效消除共存基体的干扰。与传统的分析方法相比,该方法具有操作简单和成本低廉等优点,并且已成功应用于环境水样(湖水、河水和海水)中V的测定。

重钢西昌矿业钒钛磁铁矿二段磨矿混合介质磨矿特征研究

重钢西昌矿业有限公司为了达到绿色节能的目的,针对钒钛磁铁矿二段磨矿中存在的矿物过磨与磨矿能耗高的问题,进行了钢球、瓷球、瓷球+钢球不同磨矿介质条件下的磨矿条件试验及能耗测试试验。试验结果表明:瓷球+钢球混合介质磨矿与现有钢球磨矿相比,试验室条件下混合介质磨矿产品中的-0.019mm粒级含量下降了1.21个百分点,混合介质磨矿能耗下降了16.35%,混合介质磨矿可有效减轻矿物的过磨并节约磨矿能耗,瓷球+钢球混合介质可取代钢球作为二段磨矿介质。

基于反应气混合物的ICP-MS/MS测定原油中的钒和镍

原油中金属元素钒和镍(V和Ni)的含量和比值可为深入了解原油的沉积环境特征和有机质类型发挥重要作用。在原油炼制过程中,V和Ni作为原油催化裂化过程中的有害金属元素,会降低催化剂的活性,严重时会导致催化剂中毒,会严重腐蚀设备,在精炼之前必须对原油中的V和Ni进行脱除处理。V和Ni具有致突变性和致癌性,识别或监测原油中V和Ni进入环境的潜在危险变得越来越重要,对原油中V和Ni的含量进行高灵敏精准测定具有重要意义。采用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)测定原油中V和Ni的新策略。原油样品经航空煤油简单稀释后直接采用ICP-MS/MS进行分析,针对V和Ni受到的质谱干扰,在MS/MS模式下,采用由NH_(3)/He(He为缓冲气)和H_(2)组成的反应气混合物(NH_(3)/He/H_(2))作为反应气,基于V^(+)与NH_(3)/He/H_(2)不发生反应,而V^(+)的干扰离子与NH_(3)/He/H_(2)发生反应,采用原位质量法消除干扰,选择V^(+)进行测定;基于Ni^(+)与NH_(3)/He/H_(2)发生反应,采用质量转移法消除干扰,选择无干扰团簇离子Ni(NH_(3))_(3)^(+)进行测定。通过与NH_(3)/He反应模式进行对比研究发现,对于V的测定,加入H_(2)为反应气能快速去除氩基离子的干扰,并能协同NH_(3)消除氧化物离子的干扰;对于Ni的测定,加入H_(2)为反应气能促进全氢加合物(-NH_(3))的形成,从而提高生成Ni(NH_(3))_(3)^(+)的产率。在NH_(3)/He/H_(2)反应模式下,V和Ni的背景等效浓度(BEC)更低,Ni的灵敏度更高,V和Ni的检出限(LOD)分别低至0.83和3.76 ng·kg^(-1),定量限(LOQ)分别为2.77和12.5 ng·kg^(-1)。通过分析标准参考物质NIST SRM 1634c并进行加标回收实验评价方法的准确度和精密度,结果显示,方法的测定结果与标准参考物质的认证值基本一致,V和Ni的加标回收率分别为97.7%和103%,相对标准偏差(RSD)分别为1.8%和1.9%。所建立的分析方法避免了繁琐的样品预处理过程,具有操作简单快速、灵敏度高、准确度和精密度好的特点,适用于原油中V和Ni的检测,能为原油深加工中V和Ni的脱除提供理论依据。

石煤钒矿的钡盐焙烧—酸浸提钒工艺研究

针对含钒物相以绢云母为主、钒以类质同象形式赋存的石煤钒矿,研究了用重晶石焙烧—酸浸工艺从中提取钒,考察了磨矿细度、重晶石用量、焙烧温度、焙烧时间、液固体积质量比、硫酸用量、浸出温度及浸出时间对钒浸出率的影响。结果表明:石煤钒矿磨矿细度为-200目占比70%、重晶石用量5%、焙烧温度850℃、焙烧时间16 h、液固体积质量比2/1、硫酸用量8%、浸出温度25℃和浸出时间2 h条件下,钒浸出率可达89%以上,浸出效果较好。

季铵盐改性二氧化硅的制备及其吸附钒(Ⅴ)的性能

钒(Ⅴ)是一种重要的战略金属资源,在合金制造、化工和新能源等领域被广泛应用,逐渐成为废水中的新兴污染物之一。合成了一种季铵盐改性二氧化硅(SiO_(2)@DMOA)材料用于吸附水溶液中的钒(Ⅴ)。热重分析、FT-IR、SEM以及EDS结果证明了SiO_(2)@DMOA复合材料的成功合成。在20 mL 2 mmol/L钒(Ⅴ)溶液中加入50 mg SiO_(2)@DMOA,调节溶液pH为3.3,在接触时间为15 min和温度为298 K条件下,SiO_(2)@DMOA对钒(Ⅴ)的吸附容量为38.97 mg/g。准二级反应动力学和Langmuir吸附等温模型结果表明SiO_(2)@DMOA吸附钒(Ⅴ)的过程为表面单层的化学吸附,颗粒内扩散模型和Boyd模型证明了液膜扩散是该吸附过程的主要限速步骤。热力学结果显示SiO_(2)@DMOA吸附钒(Ⅴ)的ΔH^(0)>0、ΔS^(0)>0、ΔG^(0)<0,表明吸附过程是可行的和自发的。在离子强度(NaCl)<0.1 mol/L时,共存离子对SiO_(2)@DMOA吸附钒(Ⅴ)效果的影响几乎可以忽略。此外,在pH为3~5时,钒(Ⅴ)与铬(Ⅵ)两者的最大分离系数(βV/Cr)为135.42。经过5个循环的吸附-解吸实验,SiO_(2)@DMOA的吸附效能无明显衰减。

钒渣提钒技术研究进展

钒及其化合物作为重要的战略性资源,因具有特殊的物理化学性质,被广泛应用于冶金、化工、航空航天、国防军事等核心领域,如何低成本绿色高效回收钒渣中的钒资源,是保证我国钒产业可持续发展的重要举措。本文系统总结了国内外主要提钒工艺研究现状,包括焙烧(无盐焙烧、钠化焙烧和钙化焙烧)-浸出(水浸、酸浸和碱浸)-回收(水解、铵盐沉钒、溶剂萃取和离子交换)-煅烧等,并对提钒工艺的未来研究方向进行了展望,以实现提钒工艺高效率、低成本、无污染的绿色化发展。

高品位钒钛矿烧结工业探索实验

为了探索高品位细粒度钒钛矿烧结性能,开展了探索实验,实验结果表明:随着高品位(安宁)钒钛矿配比增加,烧结速度加快,烧结机主抽负压逐渐降低,废气温度逐渐升高,烧结转鼓强度与大粒径烧结矿占比呈下降趋势,钒钛烧结矿中温还原性改善明显,熔滴区间变窄,最大压差变小,熔滴性能S值变小,炉料冶金性能改善;当高品位细粒度安宁钒钛矿配比为20%时,与基准比,主抽负压下降幅度为3.7%,废气温度升高了4.31℃,烧结机台时产量提高约2.88 t/h。

酸浸法富集含钒钢渣中铁/钒元素研究

本试验通过酸浸法对含钒钢渣中铁/钒元素进行富集,研究了醋酸浓度(体积分数,下同)、液固比、酸浸时间、酸浸温度对铁/钒氧化物富集的影响。结果表明,液固比是影响酸浸渣中铁/钒氧化物含量的主要因素,醋酸浓度次之,酸浸时间和酸浸温度影响较小。在醋酸浓度为5%,液固比为20 mL/g,酸浸温度为30℃,酸浸时间为1 h的条件下,酸浸渣中Fe_(2)O_(3)、V_(2)O_(5)富集效果最佳,分别达到52.06%和2.15%;此时,酸浸渣中CaO含量降至19.42%。在此条件下得到的酸浸渣碱度系数R为1.3,处于钢铁冶炼要求的推荐渣性区间,将其直接熔融还原,铁、钒氧化物还原率分别达到了91.84%和66.51%。

低品位钒钛磁铁矿绿色高效湿法处理研究进展

为了推动低品位钒钛磁铁矿的绿色高效利用,针对现有处理工艺存在的问题,从直接浸出、预处理—浸出以及浸出液净化除杂等方面总结了低品位钒钛磁铁矿湿法处理工艺的研究进展。通过分析指出,富氧碱浸—酸浸处理工艺能够产出氧化铁红、钒酸铵和富钛料,并能实现酸碱循环利用,为低品位钒钛磁铁矿的绿色高效利用提供了新的思路;氢还原—酸浸—萃取处理工艺具有高钒、高钛回收率及绿色环保的优势,后续能够产出高附加值的铁、钒、钛产品,是现有钒钛磁铁矿处理工艺的有效补充,值得在今后的研究与应用中给予重点关注。

钒钛磁铁矿尾矿废渣资源化利用现状及展望

随着钒钛资源的开发和利用,同时也产生了大量的钒钛磁铁矿尾矿废渣,需要占用大量土地用于堆放,既产生经济负担,又破坏了生态环境。目前,钒钛磁铁矿尾矿废渣的利用方式主要有两种,一是对尾矿废渣中有价值的元素进行提取回收,二是整体利用尾矿废渣制备建筑材料。如何最大程度对钒钛磁铁矿尾矿废渣进行资源化利用,提高其利用效率,保护生态环境,是值得深入研究的课题。

钒基SCR催化剂在燃气锅炉烟气脱硝中的应用

本研究旨在探讨钒基选择性催化还原(SCR)催化剂在燃气锅炉烟气脱硝中的应用效果与优化策略。通过构建实验模型,深入分析钒基SCR催化剂对氮氧化物(NOx)的脱除效率以及其对设备和环境产生的影响。研究结果表明,钒基SCR催化剂能够有效降低燃气锅炉烟气中NOx的浓度,脱硝效率最高可达92%以上。通过调整催化剂的配比、反应温度和空气流量等参数,可以显著提升其脱硝性能。本研究揭示了钒基SCR催化剂在烟气脱硝中的应用潜力,为其工业应用提供了更加高效的解决方案,同时对实现燃气锅炉排放的环保治理具有重要意义。

峨眉大火成岩省攀西钒钛磁铁矿矿集区钴、镓、钪资源及综合利用潜力

峨眉大火成岩省内带攀西地区的攀枝花、红格、白马、太和等矿床的钒钛磁铁矿矿石量约100亿t,V_(2)O_(5)储量1580万t、TiO_(2)储量8.7亿t,此外还蕴含着丰富的Co、Ga、Sc、Cr等十多种稀有金属。尽管自20世纪八九十年代V和Ti逐渐得到了利用,但是Co、Ga、Sc、Cr等元素尚未得到综合利用,这些矿床的尾矿中还有巨量的各种金属元素。本文对近年来获得的磁铁矿、钛铁矿、单斜辉石电子探针和激光等离子质谱原位分析数据进行了系统分析,发现Ga和Cr主要赋存在磁铁矿中,Co主要赋存在硫化物和磁铁矿中,Sc主要赋存在单斜辉石和钛铁矿中;而且不同岩体中的磁铁矿、钛铁矿和单斜辉石中各种元素的含量存在差异。这些分析为矿石、尾矿甚至某些岩石中这些元素的综合利用提供了重要信息。

提钒尾矿综合回收利用研究现状

从有价组分回收、新型功能材料合成和多用途建筑材料制备三个方面阐述了目前提钒尾矿资源的综合回收利用途径,可为提钒尾矿综合回收技术应用提供参考。

贵州青山铅锌矿床中钒的赋存状态研究

钒属于战略性关键金属,其成矿作用研究备受关注。贵州省青山铅锌矿床隶属于川滇黔成矿域威宁-水城Pb-Zn-Ag成矿带,分为青山、横塘两个矿区,为中型铅锌矿床。初步研究表明,横塘矿区氧化矿带的矿石中钒异常富集,但其赋存状态未知。为此,本文利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、粉晶X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等多种手段对该矿床的氧化铅锌矿石、蚀变白云岩和辉绿岩的矿物组合以及化学组成进行了系统分析。结果表明,氧化铅锌矿石、蚀变白云岩和辉绿岩中钒含量分别为11.9×10^(–6)~5 963×10^(–6)、168×10^(–6)和448×10^(–6)~701×10^(–6),相对于平均地壳其富集系数分别为20、1.2和4.1。氧化矿石和蚀变白云岩中的钒皆赋存在独立矿物(钒铅锌矿[Pb Zn(VO4)(OH)])中,而且钒铅锌矿中As含量较高,As以类质同象的形式替代V而进入钒铅锌矿中;蚀变辉绿岩中未发现钒的独立矿物,钒可能主要以类质同象的形式取代锐钛矿/金红石(Ti O2)中的Ti。此外,矿石中的V与Cu、Ni、Mo、Bi四种元素的相关性表明它们可能是共同沉淀进入矿石,有着相似的富集规律。氧化矿石的稀土和微量元素配分模式与蚀变白云岩比较接近,指示二者经历了相似的热液过程。钒是主要来自白云岩的交代淋滤还是与辉绿岩有关的岩浆热液有待进一步研究。本次研究表明铅锌矿床中钒以独立矿物和类质同象的形式分别存在于氧化矿石/蚀变白云岩和辉绿岩中,对铅锌矿石中钒的综合利用具有一定指示意义。