铜尾矿砂改良红黏土导热性能试验研究

回填土导热性能是直埋电缆载流量的重要影响因素之一。为探究各因素对改良红黏土导热性能的影响规律,制备不同掺砂率、干密度、含水率的试样,在恒温密闭的条件下,采用瞬态热线法测试试样导热系数,分析掺砂率、干密度、含水率对改良土导热系数影响规律。研究结果表明:铜尾矿砂对红黏土导热系数具有较好的改良作用,改良土的导热系数随着掺砂率、含水率均呈现线性增长。改良土导热系数随着干密度的增大,其增长趋势具有阶段性,当改良土的干密度大于1.65 g/cm3时,导热系数的增长速率明显减小。铜尾矿砂对改良土导热系数的影响在于其中大量石英改善了固体骨架之间的传热效率。含水率和干密度对改良土导热系数的影响,主要在于其使改良土的三相传热方式发生了改变。基于测试结果,构建预测改良土导热的新模型,其能够较好预测改良土导热系数。

柳树6个无性系在铜尾矿砂中的生长及耐受性差异

[目的]研究Cd、Zn、Cu 3种重金属复合污染条件下6个柳树无性系的生长、光合作用以及叶绿素含量变化等生理生化响应,为评价不同柳树品种在重金属污染区植被恢复中的应用潜力提供依据。[方法]采用盆栽试验方法,以旱柳和杞柳6个无性系扦插苗为试验材料,按无性系与介质两因素裂区设计试验,对6个无性系的生长、根系形态学参数以及光合参数和叶绿素、类胡萝卜素含量等指标进行测定。[结果]表明:6个无性系在铜尾矿砂中均能生长,但株高、地径以及光合作用、叶绿素含量等相关参数均受到不同程度的抑制,其中,杞柳‘一枝笔’在铜尾矿砂中的株高、生物量以及总叶绿素含量在6个无性系中降幅最小,而净光合速率降幅最小的是旱柳16无性系。在尾矿砂中生长的柳树叶片均出现不同程度的黄化,色素含量出现不同程度的下降,杞柳‘一枝笔’无论是叶绿素a、叶绿素b还是总叶绿素含量下降幅度最小,其总叶绿素含量与对照相比仅下降4%。各项指标主成份分析结果表明:在重金属复合污染条件下,生长性状因子起的作用最大,其中,根体积、茎干质量、叶干质量、总生物量4个性状是决定铜尾矿砂中柳树生长状况的关键因子。[结论]6个柳树无性系在铜尾矿砂中的生长和生物量积累具有明显的基因型差异。根据对生物量、耐性指数以及光合作用等生理生化相关指标的综合分析,杞柳无性系中杞柳‘一枝笔’耐性优于杞柳‘大红头’,而旱柳无性系中旱柳470耐性最好,旱柳16耐性最差。杞柳在铜尾矿砂中的耐性高于旱柳,光合色素的合成受影响较小,而且也具有较好的生物量积累能力。杞柳可望用于矿山废弃地的植被恢复。

节节草生长对铜尾矿砂重金属形态转化和土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟栽培试验,研究了节节草生长对铜尾矿砂重金属形态转化和土壤酶活性的影响。结果表明,节节草生长显著提高了尾矿砂中有机物结合态重金属比例(P<0.01),降低了交换态和残渣态重金属比例(P<0.05)。土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着节节草的生长而不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间呈显著正相关(r过氧化氢酶=0.911,P<0.05;r脲酶=0.957,P<0.01),多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别是对照组的2.40和2.02倍,随后迅速下降;而磷酸酶活性却显著下降(r磷酸酶=-0.923,P<0.05)。土壤酶活性与节节草地下部分干重的相关性大于地上部分;且与土壤有机物结合态重金属的含量呈显著正相关,与交换态和残渣态重金属含量呈显著负相关。节节草生长不仅促进了铜尾矿砂重金属朝螯合态方面转化,有效降低重金属的生物有效性,同时还显著地改善了铜尾矿砂的基质环境和土壤肥力。因此,节节草在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。

外源乙酸和EDTA对铜尾矿矿砂中芦苇幼苗生长及部分金属元素积累的影响

采用容器栽培方法研究了添加外源乙酸和EDTA对铜尾矿矿砂中芦苇〔Phragmites australis(Cav.)Trin.exSteud.〕幼苗地上部分及地下部分生长及部分金属元素积累的影响。结果表明:添加0.5 mmol·L-1乙酸,幼苗各部分的干质量以及耐性指数与对照差异较小;Cu、Cd、Pb、K和Na含量或显著低于对照,或与对照差异不显著。添加2.0 mmol·L-1乙酸,地下部分和地上部分的干质量最大,分别较对照提高33.7%和58.5%,耐性指数也最大,达到1.07;幼苗各部分的Cu、Cd和K含量均显著低于对照,Pb含量高于或显著高于对照,Na含量与对照差异不显著。添加0.5 mmol·L-1EDTA,幼苗各部分的干质量显著高于对照,耐性指数较对照减小19%;各部分的Cd、K和Na含量及地下部分的Cu含量低于或显著低于对照,地上部分的Cu含量以及各部分的Pb含量高于或显著高于对照。添加2.0 mmol·L-1EDTA,幼苗各部分的干质量与对照无显著差异,耐性指数较对照减小21%;各部分的Pb、K、Na含量和地上部分Cu含量以及地下部分Cd含量显著高于对照,地上部分Cd含量显著低于对照,而地下部分Cu含量与对照差异不显著。研究结果表明:添加高浓度乙酸能促进铜尾矿矿砂中芦苇生长和Pb积累;添加高浓度EDTA能显著抑制芦苇根系生长,对金属元素的积累有明显的促进作用,尤其是能够促进Cu向地上部分的运输以及地下部分对Cd和Pb的积累。

添加铜尾矿矿砂的栽培基质对黄花苜蓿幼苗生长及部分生理指标的影响

采用盆栽法对种植于添加铜尾矿矿砂（体积分数0％、25％、50％、75％和100％）栽培基质中的黄花苜蓿（ Medicago falcata Linn.）幼苗的生长及部分生理指标的变化进行了分析。结果表明：随栽培基质中铜尾矿矿砂体积分数的提高，黄花苜蓿的株高、根长、地上和地下部分干质量以及耐性指数均呈逐渐下降的趋势且总体上低于对照，但仅在铜尾矿矿砂体积分数较高（75％和100％）的条件下株高和地上部分干质量与对照差异显著（P〈0.05）；地上和地下部分的CAT活性和叶片光合色素（包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）含量均逐渐下降且总体上低于对照，而地上和地下部分的POD活性、GSH含量和O-＆#183;2含量则总体上呈逐渐增加的趋势且高于对照。在铜尾矿矿砂体积分数25％~75％的条件下，地上和地下部分的SOD活性逐渐增加且显著高于对照；而在铜尾矿矿砂体积分数100％的条件下，地上部分的SOD活性显著低于对照，而地下部分的SOD活性则略降低但显著高于对照。各处理组幼苗地上和地下部分的MDA含量均不低于对照；而各处理组AsA含量变化则呈波动趋势。综合分析结果表明：黄花苜蓿对铜尾矿矿砂具有一定的适应性，可用于铜尾矿矿砂的绿化固着以及铜污染环境的植物修复。

铜尾矿砂对C50混凝土力学性能和耐久性的影响

用铜尾矿砂替代部分天然砂配制C50混凝土,研究其掺量对C50混凝土力学性能、抗氯离子渗透性、干燥收缩性能及抗冻性的影响。结果表明:当铜尾矿砂掺量为10%~30%时,混凝土各龄期抗压和抗折强度均随铜尾矿砂掺量的增加而逐渐提高;当铜尾矿砂掺量为40%时,混凝土的7d、28d抗压和抗折强度与天然砂混凝土相当。铜尾矿砂的掺入能提高混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性;随着铜尾矿砂掺量的增加,铜尾矿砂混凝土各龄期的干燥收缩率显著增大。

红黏土改良铜尾矿砂用作路基填料的工程特性研究

尾矿砂用作公路路基填料,是尾矿综合利用的有效途径之一。本文以江西地区典型红黏土改良铜尾矿砂,对江西红黏土和铜尾矿砂的基本物理特性进行定量研究,并开展不同红黏土掺量(10%、20%、40%、60%)和不同铜尾矿砂粒径组(0.25~0.5mm、0.1~0.25mm、0.075~0.1mm、<0.075mm)条件下混合料的比重、渗透系数、压缩特性及重金属离子迁移试验等,研究其工程特性。研究结果表明:铜尾矿砂颗粒粒径越小,渗透系数就越低,颗粒粒径<0.075mm时较0.25~0.5mm条件下降低73.85%。黏土掺量越多渗透系数越低,黏土掺量为60%时较掺量为10%相比下降82.36%;铜尾矿砂颗粒粒径越低孔隙比变化率越高,颗粒粒径<0.075mm时孔隙比变化率最高为0.6。黏土掺量增加其孔隙比变化先降低后增高,黏土掺量40%时孔隙比变化率最低为0.32。黏土掺量为60%时孔隙比变化率为0.45;红黏土掺量越高,对重金属离子阻滞作用越明显,黏土掺量为80%时较未掺入红黏土的铜尾矿砂Mn、Cu、Zn离子浓度分别下降66.74%、52.64%、30.27%。

磷石膏-铜尾矿砂混合料的土工性能及微观机理研究

为实现固废资源大宗利用及"以废治废"的目的,将磷石膏与铜尾矿砂拌和制备成混合料,外掺水泥用于公路路基填筑。通过对混合料进行土工性能试验,探索磷石膏与铜尾矿砂的质量比对混合料土工性能的影响,结合现代分析测试方法,对混合料的硬化机理及微观变化进行研究。结果表明:磷石膏液限较高而铜尾矿砂强度特性较低,两者都无法单独作为路基填筑材料使用,当磷石膏与铜尾矿砂按质量比4∶6混合使用时,混合料的土工性能较佳;混合料硬化是水泥水化导致的,水化产物中的钙矾石、C-S-H凝胶等能够填补混合料颗粒间隙,形成紧密集合体,致使混合料硬化。

铜尾矿砂对高强灌浆料性能的影响

研究了铜尾矿砂替代天然河砂对高强灌浆料工作性能、抗压和抗折强度、弹性模量、收缩性能、抗氯离子渗透性能、孔结构和微观形貌的影响。试验结果表明:铜尾矿砂的取代率越高,灌浆料的流动性越低,各龄期的抗压、抗折强度及弹性模量越高。当铜尾矿砂取代率为10%时,其对灌浆料的收缩性能影响较小,当取代率增加至20%以上时,灌浆料的收缩性能得到了明显改善,表现为体积膨胀率显著增加。铜尾矿砂能提高灌浆料基体的密实度,改善界面过渡区的结构,降低孔隙率,细化孔径,减少有害孔和多害孔的比例,提高灌浆料的抗氯离子渗透性能。

污水环境下铜尾矿砂对混凝土性能的影响

研究了铜尾矿砂等质量替代0、30%、50%、70%、100%的机制砂对混凝土耐污水腐蚀性能的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明:随着铜尾矿砂掺量的增加,试件在污水环境中浸泡90 d后的质量损失率降低,抗压强度保留率先增大后减小;混凝土对铜尾矿砂中的重金属具有一定固结作用,可有效减少混凝土表面的微生物附着量,抑制微生物的繁殖代谢,减少生物酸的生成量,从而提高混凝土的耐污水腐蚀性能。

铜尾矿砂对氧化石墨烯的吸附性能研究

为研究铜尾矿砂(Copper Tailings Sand,简称CTS)对氧化石墨烯(Graphene Oxide,简称GO)的吸附效果,从绍兴平水铜矿尾矿库采取样本,以其作为吸附剂对GO吸附效果进行研究。结果表明,CTS对GO的吸附与pH、吸附剂CTS的质量、GO初始浓度有关,在pH=2、吸附剂质量m=50mg、GO初始浓度为80mg/L的条件附近吸附率达到最大,吸附率R=90%,平衡时的吸附量q_(e)=72.51mg/g;利用Langmuir和Freundlich等温吸附方程在303K条件下对其剩余浓度与吸附量进行拟合,发现Freundlich吸附模型更适合用来拟合CTS对GO的吸附。

氯化亚铜的制备工艺

从生产原料的角度出发综述了氯化亚铜的生产工艺,指出为适应氯化亚铜不断增长的需求,在提高产量的同时还应重视高质量、高活性氯化亚铜的生产.

铜尾矿矿砂含量对紫花苜蓿幼苗生理生化指标的影响

采用盆栽试验法,研究不同含量铜尾矿矿砂对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)幼苗生理生化指标的影响。研究结果显示Cu胁迫下紫花苜蓿生长受到抑制,膜脂过氧化程度高,但其抗氧化系统一定程度清除了植物体内的自由基,提高植物对Cu耐性,紫花苜蓿可用于修复Cu污染环境。

污泥-铜尾矿体系下pH、盐分和重金属对大麦根伸长的生态毒性效应

以无锡芦村污水处理厂的污泥为例，室内分析了污泥对铜陵、德兴铜尾矿的酸碱缓冲能力和田间持水能力的改善，并通过生态毒理试验初步评估了施用该种污泥复垦铜尾矿的可行性。试验表明，在污泥施用量为0、1O、30、50、100、130、170、200g／kg时，铜陵尾矿上大麦根伸长随着污泥施用量的增加而受抑制，根长和盐分呈显著负相关关系。污泥与德兴酸性尾矿混合时，大麦根伸长呈先增后减的趋势，在污泥加入量为0～100g／kg时，根长随pH的升高和有效Cu的减少而增长，而在污泥加入量为100～200g／kg时，根长随盐分增加而受抑制：CaCl2提取的Cu随有机质增加而明显减少，CaCl2提取的Zn对pH变化比较敏感。

酸化铜尾矿基质改良剂的筛选研究

金属尾矿库复垦和生态修复的关键之一是尾矿基质的改良。以安徽铜陵某典型铜尾矿库酸化尾砂为研究对象,利用大麦根伸长毒性试验,结合重金属有效态提取,筛选酸化铜尾矿基质改良剂及其组合。在施加1.9%牛粪厩肥的基础上,随着尾砂pH中和至近中性,有效态重金属(NaNO3提取态)含量及非专性吸附态As([NH4)2SO4提取态]浓度逐渐降低,但专性吸附态As(NH4H2PO4提取态)含量却持续增加;大麦根长度随Ca(OH)2施加量先增加后减少,在Ca(OH)2施加量为0.9%、pH为5.3时,大麦根最长,即尾砂对大麦根的毒性最低。结果表明专性吸附态As是植物生长主要限制因子。在施加1%Ca(OH)2和1.9%牛粪的基础上,改良剂凹凸棒石、膨润土、沸石和磷矿粉对尾砂pH和大麦根长无显著影响。施加1%Ca(OH)2和1.9%的牛粪是供试酸化铜尾矿较为理想的改良剂组合。

铜尾矿复合砂在C30混凝土中的应用研究

铜尾矿砂天然级配不良是制约其在预拌混凝土中资源化利用的关键因素之一。采用铜尾矿砂等质量部分取代河砂,并与机制砂、河砂三者组成的复合砂制备C30混凝土,研究铜尾矿砂取代河砂掺量对复合砂级配及C30混凝土性能的影响。结果表明:随着复合砂中铜尾矿砂掺量由0增大至40%,与基准组相比,混凝土的力学性能和耐久性能均先提高后降低,当铜尾矿砂掺量为10%时,C30混凝土的综合性能最优,其坍落度、扩展度分别为230、555 mm,28 d抗压强度为51.3 MPa,电通量为479 C,碳化深度为8.2 mm,经过250次冻融循环后质量损失率仅为61%,抗硫酸盐腐蚀系数达90%。微观分析发现,铜尾矿砂的微集料填充效应与潜在火山灰活性,可以促进C-S-H水化产物生成,进而增强混凝土结构密实性。