疏浚黏土球成形机理

针对挖泥船在某些黏土地层施工时形成的黏土球易引起堵塞输送管道问题,进行了黏土起球的机理研究。采用室内碰撞试验和还原黏土球形成条件等方法,提出了黏土与砂黏结成球、块状黏土磨损成球两种假说。通过研究黏土起球堵泵时现场施工工况条件、地质条件和黏土球特性等特点,发现块状黏土磨损成球的假说更符合现场实际情况。为减少黏土球堵管概率,提出了避免黏土球堵管的系列化施工措施。

球黏土对单及多组分重金属离子的吸附效果

重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过单组分与多组分重金属离子的批式吸附试验,重点考察球黏土对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(6+)的吸附效果和竞争吸附关系。单组分离子吸附试验表明,球黏土对重金属离子的吸附量遵循先快速增加后缓慢增长,随pH值的增大而增大,随初始浓度增加而增加,直至吸附饱和的规律。最佳吸附平衡时间为90 min;最佳溶液pH值为5。pH值对球黏土吸附5种重金属离子的影响程度由大到小依次为Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr6+、Cu^(2+)、Pb^(2+),当pH值从2增到5时,Zn^(2+)吸附量提高了184%。球黏土对5种离子Pb^(2+)、Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)的饱和吸附量分别为311.847、301.437、263.213、195.435和179.635 mg/g。通过动力学模型和等温线模型拟合,吸附数据更加符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明吸附过程为单层吸附,吸附方式为化学吸附,最大吸附量依次为Pb^(2+)(497.593 mg/g)>Cr6+(442.868 mg/g)>Zn^(2+)(339.376 mg/g)>Cd^(2+)(290.039 mg/g)>Cu^(2+)(194.941 mg/g)。多组分离子吸附试验表明,球黏土对4种离子的吸附量同样呈先快速后缓慢增长,直至平稳的趋势。各离子在球黏土的活性位点上表现出的竞争能力由强到弱依次为Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)。通过等温线模型拟合,发现多组分重金属离子吸附数据更加符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式和吸附过程与单组分一致,各组分的最大吸附量与单组分相比有所下降,但吸附总量却大大增加,说明球黏土对多组分重金属离子具有良好的吸附能力。与其他原生矿物材料相比,球黏土对重金属离子具有更大的吸附量,该研究成果可为球黏土作为吸附剂的利用和推广提供理论依据和数据支持,具有较大的现实意义。

维罗球黏土改性试验及增塑机理研究

研究了碳酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠等添加剂对维罗球黏土的改性影响及其增塑机理。结果表明:添加剂特别是碳酸钠的添加可显著提高球黏土的可塑性,降低黏土的含水率,碳酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠的最佳加入量均为0.1%。机理分析得出:球黏土中有机腐殖酸物质的存在,是影响改性效果的主要原因,Zeta电位变化与可塑性变化是相关的。

吉林某球黏土含砂尾矿综合利用探索试验研究

对吉林某球黏土含砂尾矿开展了尾矿性质、尾矿中黏土类矿物的回收、尾矿中粗砂的综合利用探索试验研究。尾矿性质研究结果表明,含砂尾矿主要化学成分及含量为:SiO_282.95%、Al_2O_38.46%、K_2O3.33%、Na_2O1.27%;主要矿物组成为石英、长石和少量黏土类矿物,石英含量为66.9%、长石含量为29.1%、黏土类矿物含量为4.0%。采用筛分、旋流器及摇床进行了含砂尾矿中黏土类矿物的回收,获得的黏土类矿物SiO_2含量为60.28%、Al_2O_3含量为20.22%、Fe_2O_3含量为4.47%,其SiO_2含量、Al_2O_3含量达到企业标准Ⅲ级品球黏土的要求,但Fe_2O_3含量偏高。对该含砂尾矿进行湿式筛分,其+0.15mm粗粒级可以作为建筑用砂,用于建筑工程中混凝土及其制品、普通砂浆用砂,其-0.15mm细粒级含砂尾矿可以作为制备陶瓷墙地砖产品的原料。

吉林球黏土大口钦矿区的开发

吉林球黏土是我国最早甄别和发现的第三纪球黏土。其主要理化指标较高,工艺性能好而齐全。如粒度细、可塑性高、结合性强、强度高、收缩率小、易烧结范围宽,抗热震性好、耐火度高等,且储量较丰,易采。经手选,水洗或掺料、深加工后,质量明显提高,并始终保持均匀稳定,用途更广。地方政府十分重视球黏土各种用途产品的开发,已进行规划。

重金属Cu(Ⅱ)在球黏土中的吸附特性

通过批式吸附试验,考察球黏土对Cu(Ⅱ)的吸附效果,重点分析吸附时间、吸附剂用量、pH值以及初始质量浓度的影响。结果表明,Cu(Ⅱ)在球黏土上的吸附是一个先快速而后缓慢的过程,在60 min基本达到吸附平衡,且吸附量和吸附率随球黏土用量和Cu(Ⅱ)初始质量浓度的升高而提高。pH值对球黏土的吸附量有较大的影响,当pH值为6时,球黏土的吸附量可达97.93 mg/g。球黏土对Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmiur等温吸附模型,拟合得到的最大吸附量为202.383 mg/g,准二阶动力学模型更适合描述球黏土对Cu(Ⅱ)的吸附过程,说明控制吸附速率的主要是化学吸附。与其他常见的黏土吸附剂材料相比,球黏土对Cu(Ⅱ)具有良好的吸附性能,可以作为天然矿物吸附剂来处理含Cu(Ⅱ)废水。