湿法磷酸体系磷石膏结晶过程与机理研究

湿法磷酸生产过程中硫酸钙结晶制约着磷石膏的品质,良好的硫酸钙结晶不仅能提高磷收率,还有利于磷石膏资源化利用。针对硫酸钙结晶调控问题,系统考察了在添加正辛醇条件下硫酸钙物相形貌随反应时间的变化规律,综合研究了磷石膏晶体结构变化和生长规律。结果表明,反应时间为7 h时磷石膏内残余总磷为0.36%,其中水溶性磷为0.18%,磷收率达到98.79%;磷石膏以(002)为主要晶面生长,结晶过程分为磷矿酸解、硫酸钙晶体颗粒长大、晶体破碎与二次结晶3个阶段,均匀的二水硫酸钙板条状结晶有助于提高磷石膏洗滤性能和洗涤效果。通过磷石膏结晶调控和变化过程研究,为湿法磷酸生产工艺参数选择和硫酸钙结晶过程调控提供参考和基础支撑。

电石渣旋流分离制备脱硫剂及副产石膏研究

电石渣是电石法生产乙炔过程产生的固体废渣,是替代石灰石制备低碳脱硫剂的良好原料,但应用过程存在杂质含量高、粗颗粒难以分离等问题。针对以上问题,可采用多级旋流杂质分离法分离电石渣中的杂质和大颗粒组分,在优化条件下电石渣旋流分离效率可达93.97%。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对电石渣的形貌、组成和物相进行表征,系统分析电石渣旋流前后组成、粒度变化,并对电石渣中杂质的赋存形态和分布规律进行详细地探讨。研究结果表明,电石渣中钙主要以氢氧化钙形式存在且旋流分离前后含量相差不大,杂质主要包括三氧化二铁、氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硫、碳和水溶性氯离子等;旋流分离后二氧化硅、氧化铝在细渣中富集,并以铝硅酸盐形式存在;三氧化二铁、碳在粗渣中富集,其中碳以单质碳和碳酸盐形式存在;氯、镁含量较低但分布均匀,铝硅分布集中,铝硫分布集中且铝硫颗粒主要嵌在电石渣颗粒上。采用电石渣旋流细渣作为脱硫剂进行烟气脱硫,工业副产脱硫石膏含水率为13.20%,石膏中二水硫酸钙质量分数为90.01%。该研究可为电石渣资源化利用提供参考和借鉴。

ZnO/Zn复配催化剂热分解4,4′-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯制备4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯的研究

考察了不同催化剂对4,4′-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(4,4′-MDC)催化分解制备4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4′-MDI)反应的催化性能,结果表明ZnO/Zn复配催化剂对该反应具有较高催化活性,并具有低温的反应特点。ZnO/Zn复配催化剂的最佳质量比为1∶1。对ZnO/Zn复配催化剂催化反应的工艺条件进行了优化实验,结果表明在催化剂用量为溶剂质量的1.6%,原料用量为溶剂质量的2.5%,反应温度250℃,反应时间80min的最优条件下,MDC的转化率达到99.2%,其中4,4′-MDI单体的产率为67.3%。

高纯V_(2)O_(5)制备工艺研究进展

高纯V_(2)O_(5)主要用于全钒液流电池、航天航空级钒铝合金以及钒系催化剂,是随着战略性新兴产业发展而兴起的关键原料。本文对高纯V_(2)O_(5)的用途进行了介绍,详细阐述了现有高纯V_(2)O_(5)的制备技术,包括针对含钒液、多钒酸铵/偏钒酸铵初级产品提纯的化学沉淀净化-多级结晶法、溶剂萃取法、离子交换法,以及近年来发展的基于工艺源头变革的氯化法、梯级阳离子置换法等,并对各工艺优缺点进行了系统比较,以期为我国高纯V_(2)O_(5)产业的发展提供参考。

气体生物脱硫及硫回收研究进展

硫化氢脱除是石油天然气开采、炼化、煤化工、水处理等行业清洁安全生产所面临的重大任务之一。气体生物脱硫及硫回收是基于生物硫氧化原理建立起来的以硫磺回收为目标的湿法硫化氢脱除方法,具有生物催化剂可再生、生物硫磺不易堵塞等优点。围绕硫化氢脱硫的方法及应用研究,重点介绍了气体生物脱硫及硫回收过程机理的研究进展,分析总结其优势和特点,并根据现有研究不足展望其未来发展。

电石渣湿法脱硫过程亚硫酸钙强制氧化及杂质影响规律

电石渣主要成分为氢氧化钙,可以代替石灰石进行湿法烟气脱硫,但是电石渣的碱性较强,脱硫产物亚硫酸钙颗粒细小,可能会影响其氧化结晶过程。系统考察了不同工艺条件对亚硫酸钙氧化及硫酸钙结晶过程中粒径、氧化速度、含水率及微观形貌的影响规律,并得到优化的工艺条件:亚硫酸钙浓度为5 g/L,曝气量为400 mL/min,初始pH为5.5,反应温度为40℃,反应时间为4 h;在最优条件下得到了粒度大、含水率低、纯度高和形貌均匀的脱硫石膏(主要为二水硫酸钙)产品,有利于其后续的资源化利用。电石渣在酸性条件下各元素浸出的先后顺序为Na>Ca>Mg>Si>Fe>Al;在上述最佳反应条件下考察了Na,Mg,Si,Fe,Al等杂质对亚硫酸钙的氧化过程及硫酸钙结晶的影响,结果表明,Mg,Si,Fe对亚硫酸钙氧化速率有明显促进作用,而Al,Na抑制亚硫酸钙氧化;同时添加杂质Si对硫酸钙结晶几乎无影响,添加杂质Mg,Fe,Na对硫酸钙结晶影响较小,而添加杂质Al对硫酸钙结晶有明显不利影响。本研究以电石渣基亚硫酸钙为原料,开展了亚硫酸钙氧化与二水硫酸钙结晶研究,为工业实际电石渣脱硫的强制氧化过程提供理论指导。

电石渣焙烧制备活性氧化钙及粒级影响规律

电石渣→氧化钙→电石的循环利用,是实现电石渣钙质资源循环回用的有效途径,但由于电石渣组成复杂、提纯困难,目前仍难以实现大规模制备活性氧化钙循环利用。系统考察了电石渣焙烧过程的物相形貌变化,研究了不同粒径范围的电石渣成分组成差异,通过研究电石渣粒度特征及各粒级电石渣的焙烧特性,确定颗粒分级对电石渣制备活性氧化钙性能的影响。结果表明:电石渣中杂质集中在<45μm及>180μm颗粒中,酸不溶物、Fe、C等主要集中在150μm以上颗粒中;焙烧过程中,钙质组分在350~460℃、550~720℃两阶段逐渐转化为氧化钙,大部分碳质杂质颗粒能在800℃以下完成分解,影响制备活性氧化钙产品性能;活性氧化钙的抗压强度主要受颗粒粒度影响,活性度受粒径、成分共同影响,细颗粒会填补压制过程中颗粒间间隙,提高强度但阻碍水分渗透,粗颗粒中杂质过多难以分解且分解形成大型孔道,影响产品强度、活性,45~106μm较适宜制备活性氧化钙,活性度达411 mL(以4 mol/L标准盐酸计),抗压强度达2.46 MPa。上述研究可为电石渣循环回用提供借鉴。

电石渣湿法烟气脱硫与脱硫石膏性能

本文研究了电石渣和石灰石的消溶特性,不同工艺条件对电石渣脱硫性能影响,在优化条件下电石渣脱硫率可达到97%以上,且电石渣法脱硫石膏产品对比石灰石法具有更好的产品质量指标。电石渣烟气湿法脱硫试验表明电石渣有极高的脱硫效率和优良的产品指标,可以取代传统的石灰石,节省了原生石灰石矿产资源,并为电石渣烟气湿法脱硫的工程化应用提供参考。

铝灰基聚合氯化铝处理选煤废水试验

铝灰是电解铝、铝加工和铝再生行业产生的危险废弃物,直接堆存易造成严重的环境污染和资源浪费。铝灰中氧化铝质量分数达70%以上,可用于制备聚合氯化铝净水剂。为实现铝灰废弃物利用和解决选煤废水的污染问题,以铝灰基聚合氯化铝(Aluminum dross-based poly aluminum chloride,AD-PAC)为原料处理选煤废水,系统考察了AD-PAC投加量、絮凝温度、pH、快搅速度、快搅时间、慢搅速度、慢搅时间、静沉时间等因素对选煤废水浊度去除率的影响;通过絮凝体粒径变化研究了AD-PAC与选煤废水颗粒物结合机制,初步明确了AD-PAC对选煤废水的絮凝机理。结果表明:在AD-PAC投加量100 mg/L、絮凝温度40℃、pH=10、快搅速度300 r/min、快搅时间30 s、慢搅速度100 r/min、慢搅时间45 min、静沉时间20 min的条件下,选煤废水浊度由54.63 NTU降至0.50 NTU,浊度去除率达99.08%。絮凝过程形成的絮凝体中位粒径由59.67μm增至145.90μm;AD-PAC通过电中和/吸附、网捕作用使废水中的颗粒物脱稳,转变成大颗粒絮凝体,实现选煤废水净化,为AD-PAC在废水处理行业中的应用提供技术支撑。

液氮改性—机械破碎法分离回收废旧光伏电池板

随着我国光伏装机总量逐年攀升,未来将会有大量的光伏固废需要回收处理。光伏电池板作为光伏发电设备的主要部件,对其进行简单的破碎热解回收,释放的有毒气体对生态环境有极大危害,并且其中的有价资源也无法高值利用。采用液氮对光伏电池板进行改性,并利用机械破碎法破碎改性后的光伏电池板。研究了液氮改性对电池板硅材料富集和玻璃去除的影响,考察了液氮改性—机械破碎后电池板中各主要材料如硅材料、玻璃、金属和有机物在不同粒级破碎颗粒中的分布情况。结果表明,与未改性光伏电池板相比,液氮改性后的光伏电池板EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)胶膜粘黏力显著下降、脆性升高,更易于从各组分的界面处脱落,玻璃去除率和硅富集程度明显高于常规破碎的。在破碎8 s时,硅富集程度最大,富集率为72%,玻璃去除率为70%。通过机械分级破碎预处理,可促使光伏电池板表面大部分EVA胶膜暴露,在有效减少后处理物料质量的同时,创造更多的扩散通道,可强化后续化学法的深度分离。

循环流化床粉煤灰钙的赋存形态及选择性脱除

循环流化床(CFB)粉煤灰是燃煤过程产生的大宗固体废弃物,由于其钙含量高,无法满足建材化利用要求,目前主要以堆存为主,环境污染风险较大。分析了CFB粉煤灰中钙的元素分布与矿相赋存形态,明确CFB粉煤灰中主要矿相为非晶相铝硅酸盐、石英相、Ca(OH)_(2)、CaSO_(4)及少量CaPO_(3)(OH)。钙元素的赋存形态主要分为两种,大部分钙与铝硅酸盐矿物结合,夹杂于铝硅酸盐矿物形成固熔体,少部分以硫酸钙形式存在。基于钙的元素赋存形态,提出了循环流化床粉煤灰pH调控选择性高效脱钙技术思路,在最佳工艺条件下,溶液钙离子浓度可达到20 g/L以上,钙脱除率高达80%,脱钙灰中氧化钙含量低于5%,基本满足建材利用标准要求。

干法电石渣杂质赋存及高效分离研究

电石渣中Ca(OH)_(2)含量达到了80%以上,针对电石渣中包含的大颗粒杂质影响其资源化利用的问题,采用了XRD,XRF, XPS, FTIR和化学分析等方法对杂质组分进行了系统分析,采用短程气固高效分离工艺对电石渣进行旋风分离,研究了旋风分离过程对杂质的分离效果和产品应用的影响。结果表明,电石渣中的碳主要以碳单质和碳酸盐形式存在,铝硅多以铝硅酸盐形式存在,硫主要以硫酸盐、硫化物和硫醇的形式存在;旋风分离后电石渣中粗颗粒显著富集,铁在粗渣中富集现象显著,铝硅和钙组分未富集,细渣中酸不溶物含量显著减少。利用电石渣制备活性氧化钙,旋风分离细渣所制备的氧化钙产品抗压强度达到了5.1 MPa,相对于原渣和旋风分离粗渣均提高了约50%;细渣制备的活性氧化钙产品中酸不溶物质量分数与原渣和粗渣相比也显著降低,为0.46wt%。本研究为电石渣的杂质分析及工业化应用提供了依据。

Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料用于锂离子电池负极材料

为使光伏切割废硅料再生用于锂离子电池负极材料,设计了一种一步法实现Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料的复合结构电极材料。利用PDDA络合剂"桥连"作用,解决了酚醛树脂无法在尺寸较大、形貌不规则的切割废硅料表面成核生长的问题。设计的复合结构缓解了硅在充放电循环过程中巨大的体积膨胀,同时提高了材料的导电性。获得的wSi@NC/Zn-2电极在0.2 A/g的电流密度下循环300圈后具有1392 mAh/g的容量保持,在0.5 A/g大电流密度下循环300圈仍有1082 mAh/g的可逆容量,还具有优异的倍率性能。