循环物料在烧结机的综合利用研究实践

钢铁行业中的烧结生产一方面是为高炉提供合格的含铁炉料,另一方面是利用烧结机处置炼铁、炼钢、轧钢等工序产生的副产品瓦斯灰、OG泥(炼钢除尘灰)、氧化铁皮等。本次实践主要是根据烧结机处置不锈钢酸泥生产过程中存在的问题,开展了烧结配矿研究、工艺设备改进、工艺参数优化等工作,最终达到了不锈钢酸泥等循环物料的经济利用和无害化处置目的。

赤泥用于酸性含锰废水中锰的净化研究

采用还原焙烧-磁选预处理赤泥,得到非磁性物;非磁性物经煅烧、盐酸溶出后加入饱和偏铝酸钠聚合剂聚合后过滤、熟化制备聚合氯化铝(PAC)基液;使用该PAC基液,在沉降时间5 h、PAC基液与废水体积比1∶120、搅拌转速140 r/min、pH值8、反应温度30℃、聚丙烯酰胺(PAM)投加量20 mg/L条件下处理含锰酸性废水,处理后液中锰质量浓度由325.3 mg/L降至1.5 mg/L,锰去除率达99.5%,净化后液中锰质量浓度达到国家一级排放标准。

窖池中酸性脲酶产生菌的分离鉴定及其对模拟窖泥pH值和风味物质的影响

为改善窖池老化现象,该文从水井坊窖泥中分离酸性脲酶产生菌,将分离株与产香克氏梭菌S008复配后固态发酵,探究酸性脲酶产生菌对模拟窖泥pH值及挥发性风味物质影响。结果表明,筛选出4株酸性脲酶产生菌,鉴定并命名为布氏乳杆菌S162、科氏葡萄球菌S163、鲁梅利芽孢杆菌S164和水原拉梅尔芽孢杆菌S165;4株菌的脲酶活性在0.45~1.51 U/mL;复配菌株的模拟窖泥pH值呈现:上部>中部>下部,其中S163的模拟窖泥pH值最高(P<0.05)。在风味物质检测中,协同发酵后S163乙醛含量(2.38 mg/100 mL)最高,而S162乙缩醛含量(2.50 mg/100 mL)最高;正丙醇、正丁醇、正己醇和异戊醇含量分别是S008单菌发酵的1.41~1.97倍、0.92~1.85倍、0.66~1.58倍、1.13~1.69倍;S164与S008协同发酵对己酸含量提升最显著(P<0.05);4株菌与S008协同发酵可以分别提高“四大酯”含量2.66~5.02倍、1.21~4.85倍、1.33~3.31倍、1.27~2.86倍。研究表明,酸性脲酶产生菌与克氏梭菌S008协同发酵可以不同程度提高模拟窖泥pH值及主要挥发性风味物质含量。

莨纱绸生产用河泥关键成分的定量方法

为了快速有效评价莨纱绸生产用河泥的品质,本文开发了一种基于比色法的莨纱绸生产用河泥关键有机成分(腐殖酸和富里酸)的定量检测方法。研究了反应试剂福林酚与碳酸钠溶液的用量、反应温度和反应时间等对显色反应结果的影响,并进行了方法学检验。研究结果表明,测试10.0 mg河泥样品,最佳反应条件为:1.0 mL、1 mol/L福林酚,0.6 mL、150 mg/mL碳酸钠溶液,3.4 mL去离子水,40℃、40 kHz超声处理条件下反应60 min,检测波长760 nm。在标准物质量浓度为0.12~0.30 mg/mL时线性相关性良好,线性相关系数为0.99834。该方法的稳定性和重复性较好,RSD值分别为0.68%、1.43%;平均加标回收率为102.96%,RSD值为3.41%。利用此方法测得佛山顺德和西樵地区河泥(莨纱绸生产用泥)及杭州下沙河泥(非莨纱绸生产用泥)中关键有机成分的总含量分别为9.64%、5.61%和1.88%,与分离称重法所得的结果相近。

复合功能型聚羧酸减水剂的制备及其性能研究

以改性聚醚异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)为功能大单体,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)和顺丁烯二酸酐(MA)为功能小单体,以过氧化氢(H_(2)O_(2))-抗坏血酸(Vc)氧化还原体系为引发剂,以巯基丙酸(MPA)为链转移剂,通过水溶液自由基聚合法,制备一种兼具抗泥、保坍性能的复合功能型聚羧酸减水剂。通过正交实验设计得出最佳合成条件,并通过单因素实验优化合成条件。通过FTIR、TGA、TOC进行性能表征。结果表明,最佳合成工艺条件:反应温度为45℃,n(AA)∶n(TPEG)=4.0∶1,n(DMC)∶n(TPEG)=0.75∶1,n(MA)∶n(TPEG)=0.6∶1,巯基丙酸(MPA)用量为大单体聚醚的0.65%,引发剂用量为大单体聚醚的1.27%,且m(H_(2)O_(2))∶m(Vc)=3.5∶1,A液、B液滴加时间为3.0,3.5 h。此合成工艺条件下,得到的复合功能型聚羧酸减水剂分散性能较好,对蒙脱土的敏感性较低且经时坍落度损失较小。

一株酸鱼联合乳杆菌H2的分离鉴定及代谢特性研究

产乳酸菌在白酒酿造中具有调节发酵过程、改善口感、抑制有害微生物生长和促进酒质稳定性等重要功能,对于白酒的质量和口感的形成具有重要的影响。为了获得窖泥中新的产乳酸菌,本文以浓香型窖泥为供试样品分离纯化产乳酸菌株,并进行分类学鉴定及代谢特性研究。结果表明,从窖泥中筛选获得6株产乳酸菌,分别为海氏芽孢杆菌(Bacillus haynesii H1)、联合乳酸杆菌(Ligilactobacillus acidipiscis H2)、发酵互营球菌(Novisyntrophococcus fermenticellae H3)、产孢梭菌(Clostridium sporogenes H4、H5)和氨戊酸厌氧菌(Anaerocolumna aminovalerica H6)。其中H2具有更优的代谢产酸性能。该菌的最适碳源为葡萄糖和果糖,主要产物为乳酸,属于同型乳酸发酵细菌。H2菌株在葡萄糖浓度为10 g/L和初始p H 7.5、接种量为10%、培养温度为37℃时发酵7天的乳酸产量为10.98 g/L。该菌最适的p H范围是5.5~7.5,在p H4.5以下活性显著降低,具有与己酸菌共培养提高窖泥质量和调控窖泥群落的潜力。

浓香型白酒窖泥己酸菌的研究进展

浓香型白酒是中国白酒的重要类型之一,己酸乙酯是浓香型白酒特征风味物质,该物质合成所需的前体己酸主要依靠发酵过程中的己酸菌代谢生成。己酸菌的分离、鉴定及代谢功能研究已成为白酒品质提升相关领域的研究热点之一。本文综述了窖泥中己酸菌的分离概况,介绍了浓香型白酒发酵系统中常见的3种己酸菌及己酸的合成途径,探讨了pH及底物组成对己酸产量的影响;此外,介绍了微生物群落中其他微生物对己酸菌的影响,以期通过探讨浓香型白酒发酵体系中微生物驱动己酸形成的机制及其影响因素,为提升浓香型白酒品质提供理论基础。

高效抗泥型聚羧酸减水剂的合成及机理研究

研究在不同酸、醚比条件下,甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)对丙烯酸(AA)不同取代比下,合成高效抗泥型聚羧酸减水剂的结构与性能。采用红外光谱对减水剂结构进行了表征,测试了减水剂的水泥净浆流动度及经时损失变化,并结合X射线衍射探究了合成的抗泥性减水剂与水泥、蒙脱土之间的作用机理。实验结果表明,当酸、醚物质的量比为4∶1,HEMA取代10%的AA,合成的抗泥型聚羧酸减水剂的流动度经时损失最小。当水泥中掺有质量分数0.5%的蒙脱土时,抗泥型聚羧酸减水剂2 h后流动度仍能保持在280 mm,抗泥性能较好。

地热储层损害修复与增产技术研究

随着深部地热资源勘查开发规模化的实施,深部钻井工艺和热储层保护与修复面临着新的挑战和问题。目前的深部地热钻井工程,几乎都是采用正循环水基钻井液钻进工艺。由此带来不可避免的主要问题就是热储层损害。在热储层损害修复方面,国内还没有形成强制性的标准和规范。从而出现了许多地热完井后,未进行合理规范的修复改造就进入降压或抽水试验,造成地热资源评价失真和合同纠纷等问题。本文在大量地热钻井工程实例基础上,并结合油气储层改造文献资料,从地热储层损害形式、热储层岩性和堵塞充填物主要矿物组分、修复与增产机理等方面进行了分析研究。试验和工程实践证明:盐酸(HCl)、土酸(HCl+HF)和超临界CO_(2)对热储层中的堵塞物或裂隙,具有溶解、溶蚀、驱逐、置换和扩充作用,是热储层损害修复和储层渗透率提高的基本方法。在实际工程中,单一修复方法效果甚微,应结合热储层损害机理和程度,采用“二合一”或“三合一”方法最佳。针对目前普遍问题,提出了不同类型热储层修复增产的基本方法和热储层修复改造应作为地热钻井工程重要组成部分(工序)。

不同环境因素下赤泥中重金属离子及Na^(+)、K^(+)的溶出特性

模拟自然环境,研究了赤泥中重金属离子(As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb)和Na^(+)、K^(+)的溶出特性和机制。结果表明,降低pH值、增加接触时间、升高浸出温度和增大液固比,可促进赤泥中重金属离子和Na^(+)、K^(+)的溶出;溶出后方解石、镁绿泥石、戈硅钠铝石、磷锰铁矿等矿物的特征峰显著减弱,溶出赤泥中As、Cr、Ni、Cu、Mn、Na、K元素以As_(2)O_(3)、Cr3+、NiO、CuO、MnO、Na^(+)、K^(+)形式存在。

基于注汞法的液冷花岗岩微观特性实验研究

在开采高温储层的过程中,微观特征变化重要影响深部热储层人工裂隙网络的建立。因此,研究该过程中微观特征的变化对深部地热能的安全高效开采具有重要意义。采用液体冷却(包括酸冷却和水冷却)处理高温花岗岩,模拟向高温储层注酸情况,以获取相应条件下的花岗岩试样。随后,使用扫描电子显微镜-能量散射谱(SEM-EDS)和高压注汞法对样品进行测试。SEM-EDS结果显示,水冷却几乎不会影响元素的组成,酸冷却导致氧、硅和金属元素减少。在两种情况下,都观察到了孔隙和裂缝的形成。此外,与水冷却相比,酸冷却的样品表面更加不平整、疏松和粗糙。注汞法测试结果显示,随着处理温度的升高,液冷花岗岩样品的孔隙率、孔隙体积和比表面积有增加,但分形维数呈相反的趋势。研究结果表明,与水冷却相比,酸冷却条件对花岗岩的腐蚀作用使各项参数的变化更加显著,在酸冷却过程中产生更多的孔隙,提供更好的运输空间,使孔隙结构的复杂性降低。在高温储层的地热能有效提取方面,酸冷却具有更大应用潜力。

拜耳法赤泥中钪、钇浸出行为及动力学研究

采用两步酸浸法浸出赤泥中的钪和钇,用磷酸对赤泥进行一段酸浸,实现脱碱和脱硅并富集稀土金属钪、钇;用硫酸对磷酸浸出渣进行二段酸浸,考察了硫酸浓度、液固比、反应温度、反应时间对钪、钇浸出过程的影响,并进行了浸出动力学分析。结果表明,赤泥经磷酸浸出后,脱碱和脱硅效果较好,K、Na、Si浸出率分别为75.62%、87.82%、80.25%;在硫酸浓度2.5 mol/L、液固比7∶1、反应温度70℃、反应时间45 min条件下进行二段硫酸浸出,Sc、Y平均浸出率分别为74.49%、80.02%。Sc和Y的硫酸浸出过程均符合多相液固区域反应模型,受扩散控制,表观反应活化能分别为18.50 kJ/mol和16.74 kJ/mol。

工业废铁泥资源化利用制备氯化铁工艺研究

以工业废铁泥为原料,采用氯化铁和盐酸为浸出剂,经酸浸、过滤、氧化、浓缩等工序制得氯化铁,该产品符合GB/T 4482—2018《水处理剂氯化铁》要求。该工艺实现了危险废弃物的减量化、资源化利用,同时降低水处理药剂的生产成本,具有良好的环境效益与经济效益。

巨大芽孢杆菌在赤泥脱碱中的应用及作用机制

赤泥是氧化铝生产过程中产生的工业废渣,其强碱性使得赤泥存在环境污染风险高、资源化利用困难等问题。因此,急需寻求赤泥脱碱的有效方法和新途径。微生物脱碱法因其经济有效、无二次污染的特点而备受关注。本文利用巨大芽孢杆菌菌液对赤泥脱碱,通过高效液相色谱(HPLC)、XRD、SEM-EDS和FT-IR分别对细菌代谢产物、脱碱前后矿物的物相组成、微观形貌和官能团结构进行分析,研究了巨大芽孢杆菌对赤泥脱碱的作用机制。结果表明:在菌量为5.67×10^(13)CFU/mL、液固比为25(mL/g)和温度为35℃的条件下可将脱碱样品的pH值降低至8.55,10 d的单次脱碱率达到30.4%,比无菌添加时的pH值降低了1.48,脱碱率提高22.6%;脱碱后赤泥中方钠石、钙霞石等碱性矿物的衍射峰强度减弱,方解石的衍射峰强度增强,赤泥表面有菌株附着,并出现明显的溶蚀形貌,一些碱性矿物的铝硅酸盐结构被溶解;巨大芽孢杆菌主要利用代谢产生的两种含量较高的有机酸(苹果酸和丙酸)与赤泥中的碱性物质发生酸碱中和,实现对赤泥的脱碱。

拜耳法赤泥梯级分离铁铝钛制备磷酸铁的工艺研究

该文结合湿法酸浸赤泥与均相沉淀法制备磷酸铁,提出了赤泥中的铁(Fe)、铝(Al)、钛(Ti)梯级分离工艺。首先对赤泥进行碱焙烧-水淬,以焙烧温度900℃、焙烧时间90 min、纯碱/赤泥投料比为0.5∶1进行碱焙烧后,水淬焙烧产物Al的水淬浸出率达69.91%。其次进行水淬渣的酸浸,得到富含Fe、Al、Ti的酸浸液,在浸出时间1.5 h、浸出温度120℃、硫酸浓度6.0 mol/L、固液比为1∶6的最佳工艺条件下,Fe、Al、Ti浸出率分别达到90.43%、69.48%、95.63%;再次将酸浸液高温氧化水解回收Ti,Ti的回收率达76.79%,Fe组分损失率仅4.9%。而后用氟化钠分离酸浸液中的Al元素制备冰晶石,在F/Al摩尔比为1∶6、初始pH为1.0、反应温度25℃、搅拌反应1 h的条件下,Al的回收率达98.45%,制得纯度较高的冰晶石(Na3AlF6)。最后用均相沉淀制备磷酸铁,在投料Fe/P摩尔比为1∶1.1、双氧水过量1.2倍、反应pH为1.8、反应温度90℃、反应时间4 h的最佳工艺条件下制备的磷酸铁晶形良好,符合标准质量要求。该工艺流程简单,通过梯级分离实现了铁、铝、钛元素的回收利用,为拜耳法赤泥资源化利用提供了新思路。

基于土壤改良剂的河道底泥原位修复效果

底泥是河道生态系统的重要组成部分。河道底泥中富集的营养物质(如氮、磷等)是导致河道水体富营养化,同时,底泥中的有机物和有害物质会通过溶解、悬浮或释放到水体中,进一步加剧水体富营养化,从而对河流生态系统和水质产生了严重影响。因此,修复河道底泥污染对于保护生态环境具有重要的意义。基于此,本文将硝酸钙、酵素和腐殖酸三种土壤改良剂引入原位修复河道底泥领域,通过监测上覆水以及底泥中pH、EC、DO、ORP、NH_(4)^(+)-N、COD、TP七个指标,分别探究各个处理组对河道底泥和上覆水质的修复情况,旨在通过实际观察和实验数据初步了解3种土壤改良剂对河道底泥进行原位修复的实际效果。

酸性干湿循环下赤泥-石灰固化镉铅污染土性能

为实现固废资源化利用并达到以废治废,变废为宝的目的,提出采用赤泥-石灰作为固化剂对镉、铅重金属污染土进行固化/稳定化处理,通过酸性干湿循环试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验以及微观结构分析,研究不同固化剂配比、污染物浓度、溶液pH值和干湿循环次数对赤泥-石灰固化剂固化污染土的质量损失率、强度变化、毒性浸出浓度以及微观形态的影响。结果表明:在各种条件下,R4C4固化土质量损失率最低;在溶液pH值为7、干湿循环下,固化土抗压强度随石灰掺量增加而增加,随循环次数的增加先增大后减小,在循环次数为两次时达到峰值;溶液pH值减小时,强度也随之减小;浸出浓度随循环次数以及溶液pH值的增大而增大,在初始浓度为M1时所有试样均满足标准要求;在多次酸性干湿循环后土体出现裂缝,且水化物减少导致结构被破坏。

富水软弱地层常压开仓综合施工技术

本文依托广州市某轨道交通工程,为避免双仓式泥水盾构在富水软弱地层盾构掘进作业中出现堵管、堵仓现象和影响掌子面稳定的不理想现象,提出针对富水软弱地层条件下盾构掘进常压开仓的新施工技术。该技术通过对加固及开仓位置地质分析与泥水平衡的压力控制,采用惰性注浆+丙烯酸盐化学注浆双重加固,实时控制注浆压力、配方、粘度以及混合比,分析地面沉降数据,通过抽芯取样等方式检测浆液的稳定性和可挖性,增强其支护性能以保证人员安全开仓换刀,加装新型搅拌棒,充分搅拌处理堆渣堆积的问题。研究表明:(1)新技术可使掌子面更为稳定,地面沉降值与速率远优于传统做法;(2)形成了新的高强度骨架网格固结体,提高土体加固、砂层堵水性能及稳定作用,保障开仓过程中的安全稳定;(3)新型搅拌棒可极大解决浮渣漂浮导致的堵管堵仓现象,研究成果可为盾构富水砂层提供有效的施工指导。

紫云英-赤泥联合修复对中轻度镉污染稻田土壤性质和水稻产量的影响

通过盆栽试验,研究了紫云英(Astragalus sinicus L.,CMV)-赤泥(RM)联合修复对中轻度镉污染稻田土壤性质和水稻产量的影响。结果表明,在水稻不同生育期,联合修复法CMV-RM1和CMV-RM2处理的土壤p H值增幅均低于RM1和RM2处理。在整个生育期内,CMV-RM1和CMV-RM2处理的pH值高于对照,差异均达显著水平(P<0.05),但CMV-RM1与CMV-RM2处理间差异不显著。不同时期CMV-RM1和CMV-RM2处理的土壤有机质、阳离子交换量、碱解氮含量均较其它处理高,但CMV-RM1与CMV-RM2处理之间差异不显著。与对照、单纯添加赤泥处理(RM1、RM2)以及翻压紫云英处理CMV相比,CMV-RM2、CMV-RM1处理的株高、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、产量均高于其他处理,但CMV-RM2、CMV-RM1处理之间差异均不显著。因此,与单独添加赤泥或单纯翻压紫云英修复相比,CMV-RM联合修复是修复镉污染酸性水稻土的一种经济、高效、可重复的修复方法。从既达到修复效果,又尽可能减少化学修复剂使用量上考虑,建议采用CMV-RM1处理。

烧结机协同处置钢铁厂酸碱泥试验研究

通过烧结杯中试试验考察了配入酸碱泥后对烧结工况、产品质量与环保指标的影响。结果表明,配入5.0‰的酸碱泥后,烧结矿的转鼓强度保持在79%以上,浸出毒性远远低于标准限值,烧结工序中的各种污染物含量无明显升高,表明烧结协同处置酸碱泥不会对烧结工序产生二次污染,并实现了固体废物资源的回收利用。