基于超声强化硫氰酸盐体系的废旧电路板中贵金属回收研究

电子废弃物中含有大量的稀贵金属,已经成为了重要的城市矿产资源。从电子废弃物中回收贵金属,可以在一定程度上缓解资源短缺问题。目前,对于废旧电路板中金的回收大多采用氰化法,该方法存在严重的环境污染风险。本文提出了一种环境友好、反应速率快的超声强化硫氰酸盐体系用于回收废旧电路板中的金。通过对浸金过程的因子设计和响应曲面设计,建立浸金过程的二阶非线性模型,得到的最佳浸出条件为:硫氰酸钠浓度0.23 mol/L、过氧化氢体积0.96 mL、试验温度41.3℃、固液比188片/25 mL,在此条件下反应90 min,浸金率为94.65%。该体系浸出过程主要受混合模型控制,遵循动力学模型(1-2/3X)-(1-X)^(2/3)+k_(r)/k_(d)(1-(1-X)^(1/3))=kmt。研究成果可为电子废弃物中贵金属资源化回收及其工业化应用提供理论依据。

石棉尾矿加碱焙烧去非金属氧化物作用研究

以石棉尾矿为原料,将其与氢氧化钠经混合焙烧、水浸得到焙烧水浸产物。考察主要工艺条件NaOH与SiO2摩尔比、焙烧反应温度和焙烧反应时间等对焙烧产物及焙烧水浸产物的影响,结合物相、结构变化等探讨去非金属氧化物作用过程和作用机制。结果表明,加碱焙烧的优化工艺条件为:n(NaOH)∶n(SiO_(2))摩尔比为4.0,反应温度为600℃,反应时间为2 h,此条件下加碱焙烧去非金属氧化物作用明显,水浸渣中主晶相均为氧化镁。当焙烧温度大于255℃时,随焙烧温度的升高,镁氧八面体片发生脱水,硅氧四面体结构破坏,形成可溶的硅酸镁钠;当焙烧温度为830℃时,硅酸镁钠由可溶物质转变为难溶物质。

基于高锰酸钾-过氧化氢-甘氨酸体系的废电路板中含金针脚回收试验

废电路板中的金主要以薄层形式镀覆在基板表面或接口上,其含金量超过1%,是一种重要的二次资源。目前对废电路板中金的回收,大多采用破碎分选-湿法冶金的方法,存在流程长、污染环境等缺点,因此丞需开发一种高效环保的新工艺。本文基于高锰酸钾(KMnO_(4))-过氧化氢(H_(2)O_(2))-甘氨酸(C_(2)H_(5)NO_(2))体系对废电路板中的基板进行氧化,以使含金针脚(PCGs)剥离,从而达到富集回收的目的;探讨了高锰酸钾浓度、过氧化氢质量分数、甘氨酸浓度对PCGs回收率的影响,结果表明,在KMnO_(4)浓度为0.6 mol/L、H_(2)O_(2)质量分数为17.4%、C_(2)H_(5)NO_(2)浓度为0.1 mol/L、温度为80℃、反应时间为60 min的条件下,PCGs的回收率为99.95%。对PCGs富集回收的机理分析可知,PCGs的富集回收率取决于H_(2)O_(2)的分解速率。在优化条件下,建立了该体系中H_(2)O_(2)的分解反应模型:R_(PCGS)=[H_(2)O_(2)]_(0)×e^(-0.3238)×[KMnO_(4)]_(0)^(t),该模型从理论上解释了PCGs富集回收的过程。本研究提出的方法避免了破碎和化学浸出等过程,提高了金的回收效率,降低了成本和环境污染风险。

基于电解-氯化法的废电路板中金回收试验

随着科技的进步,电子设备的更新换代速度加快,电子废弃物产生量与日俱增。电子废弃物中含有各种贵金属,具有巨大的回收价值。目前常用的提取方法是湿法冶金技术,其不仅程序复杂,且需使用酸、碱等有毒有害物质,故亟需开发一种环境友好且操作简单的回收技术。本文提出了一种将电解法和氯化法相结合,在单个反应器中,无需使用任何酸或碱,且其电解质成分只有NaCl的一步回收金的方法,并建立了阳极浸金、阴极还原金的电解氯化反应体系。以废电路板为研究对象,开展了金回收试验,结果表明:当NaCl浓度为3.8 mol/L、固液比为5 g/L、电流为600 A、温度为40℃、浸出时间为4 h时,金的浸出率为93.62%,金的回收率为66.74%。研究成果可为废弃电子设备中的贵金属高效安全回收提供借鉴。

石墨的矿物学属性、功能化与石墨新材料的应用

基于石墨的成分、结构和化学键特性,阐述了石墨独特的理化性能、功能化加工技术及新型石墨功能化产物和应用。重点讨论了膨胀石墨、石墨纳米片和石墨烯的制备工艺技术的研究进展,以及石墨功能化产物在密封材料、吸附材料、储能材料、气体传感器及功能涂料等方面的应用研究现状。针对目前石墨功能材料产业发展现状,亟需制定石墨新型功能材料的相应评价标准,提升高端石墨材料的应用技术,对石墨战略非金属矿产资源的发展具有重要意义。

攀枝花某钒钛磁铁矿尾矿综合利用

这是一篇矿产综合利用领域的论文,包含矿物加工工程和陶瓷及复合材料领域。以攀枝花某选厂钒钛磁铁矿尾矿为对象,对其进行再磨再选实验,通过“阶磨阶选”工艺,获得了TFe品位为58.59%的铁精矿;通过“一粗一扫三精”浮选流程,获得了TiO_(2)品位达46.63%的钛精矿,钒钛磁铁矿再选尾矿中TFe、TiO_(2)品位分别为5.71%、2.96%,实现了有效组分的高效分离。以钒钛磁铁矿再选尾矿、长石尾矿及高岭石型硫铁矿尾矿为基料,添加辅料发泡剂碳化硅,在1160℃煅烧30 min条件下,制备了体积密度为482 kg/m^(3),吸水率2.35%,抗压强度3.03 MPa的发泡陶瓷材料,实现了钒钛磁铁矿尾矿的综合利用。

超细粉煤灰物理特性对浆体性能的影响与机理

利用蒸汽动能磨和球磨2种工艺制备超细粉煤灰,研究超细粉煤灰物理特性差异对水泥浆体力学性能的影响,并利用背散射扫描电子显微镜,分析粉煤灰在水泥浆体中的水化进程。结果表明:蒸汽动能磨制备的超细粉煤灰粒度分布范围窄,颗粒分布均匀,球形颗粒多,分散性好,有利于减少需水量,提高强度活性指数;且在水泥浆体中,水化速率快有利于提高复合胶凝材料净浆抗压强度。

磁性氧化镁的制备及其对氟离子的吸附行为研究

采用微波-煅烧的方法制备了镁铁比依次为4:1、2:1和1:2的3种磁性氧化镁样品。结合X射线衍射仪和比表面积及孔径分布仪对磁性氧化镁进行了表征。研究了不同时间、不同pH、不同初始浓度以及不同温度等条件对磁性氧化镁吸附氟离子的影响,并比较了相同条件下不同镁铁比对F^(-)的吸附性能。研究发现可以用Langmuir和伪二级动力学模型解释磁性氧化镁吸附剂对F^(-)的吸附过程,即主要为单分子层吸附以及化学吸附。在pH=7时,磁性氧化镁对F^(-)的吸附能力最强,且铁含量的增加会降低复合材料对F^(-)的吸附能力。

酸处理对蒙脱石结构及理化性能的影响

膨润土原矿经不同浓度的硫酸处理后得到一系列成分、结构及物化性能有差异的样品,通过对各阶段反应产物的物相结构、化学成分、显微形貌等的分析研究,以及对硫酸处理前后样品的阳离子交换容量、吸蓝量、膨胀容等性能的测定发现:硫酸用量少时,不会破坏蒙脱石的铝氧八面体结构;但随着硫酸用量的增加,溶液中的H^(+)会不断侵蚀并破坏蒙脱石的双八面体结构,使其中的铝、镁、铁的金属氧化物不同程度地溶出;阳离子交换容量、吸蓝量、膨胀容等均随着硫酸用量的增加出现不同程度的下降,其下降程度与对应酸化产物的d_(001)特征峰的半高宽的增加成负相关,与相对结晶度成正相关。酸活化后的蒙脱石成分、结构以及理化性能发生变化的主要原因是酸化过程中溶液体系中的氢离子与蒙脱石层间阳离子发生了置换,且破坏了蒙脱石的层状结构。

炭化纳米Co_3O_4/硅藻土复合材料制备及其性能

利用高温热解炭化制备炭化纳米Co_3O_4与硅藻土复合材料,研究其磁性和吸波性能。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪等测试分析技术对复合材料进行表征。结果表明:平均粒径为50nm的超顺磁性纳米Co_3O_4粒子和无定形碳均匀分散于硅藻土表面和孔隙内,形成稳定的复合体。炭化纳米Co_3O_4/硅藻土复合具有较强的超顺磁性和吸波性能,最大反射率损失为-14.7dB,<-10dB的频率范围大约为14～18GHz,带宽为4GHz。

黄铁矿活化单过硫酸盐降解亚甲基蓝的研究

在对比不同天然含铁矿物活化单过硫酸盐(PMS)降解亚甲基蓝(MB)效果的基础上,研究初始p H值、亚甲基蓝浓度、PMS浓度和活化方式等条件对黄铁矿活化PMS降解亚甲基蓝的影响。结果表明,与磁铁矿、赤铁矿和黄铜矿相比,黄铁矿活化PMS降解MB的效果最佳。酸性体系更有利于自由基产生,降解效果更好。在MB浓度40 mg/L,PMS浓度0.1 mmol/L,pH=7,有光辅助60 min时对MB降解率可达86.02%。SO_(4)^(-)·、·OH、H^(+)、O_(2)·^(-)等自由基在黄铁矿活化PMS降解亚甲基蓝过程中均起作用。

含钪赤泥氯化钠离析焙烧—弱磁选—盐酸浸出分离铁、钪试验研究

针对云南含钪赤泥原矿含TFe 25.68%、Sc2O3 70.66 g/t,钪主要以类质同象形式分散于金红石、辉石、长石、白云母、方解石等矿物中,铁、钪分离困难,提出了氯化钠离析焙烧—弱磁选—盐酸浸出的选冶联合工艺处理该含钪赤泥,使铁从赤铁矿转为以金属铁、磁铁矿为主的新物相,破坏载钪矿物的晶体结构,为铁、钪分离创造有利条件。试验结果表明:在离析焙烧温度950 ℃、离析焙烧时间60 min、氯化钠用量10%、焦炭用量15%、焦炭粒度–0.5~0.25 mm、弱磁选磁场强度H=0.12 T、弱磁选磨矿细度为<0.045 mm占95%、盐酸用量30%、浸出温度55 ℃、浸出时间120 min、浸出液固比 R =2∶3的综合工艺条件下,获得了铁品位为73.99%,含钪5.22 g/t,铁回收率为88.99%的铁精矿;钪浸出率为96.78%,浸出渣中的钪含量为6.37 g/t,铁、钪分离效果显著。MLA、SEM、EPMA分析结果显示:含钪赤泥经过氯化钠离析焙烧后,铁从赤铁矿(Fe2O3)转变为以金属铁(Fe)、磁铁矿(Fe3O4)为主的新铁物相及少量的氧化亚铁(FeO)、硅酸铁(Fe2SiO4);浸出渣主要成分为SiO2、CaO、Al2O3,与浸出前相比较,CaO、Al2O3降低比较明显,浸出渣中没有明显的Sc谱线峰值,这表明弱磁选尾矿经盐酸浸出后,钪绝大部分被溶解掉进入浸出液中,且钪的溶解较为彻底,也进一步验证了含钪赤泥采用氯化钠离析焙烧—弱磁选—盐酸浸出分离铁、钪比较合理,且铁、钪分离效果显著。

电气石的环境功能属性及其复合功能材料应用研究

电气石是非金属矿物领域中较为重要的一类硅酸盐类矿物,属非可再生类天然矿物。电气石晶体具有化学成分复杂、晶形及颜色多样等特征。电气石晶体内部的物质及结构特征,使其具有压电性、热释电性、自发极化效应和释放负离子等特性。近年来,关于利用电气石的环境功能属性制备各类复合功能材料的研究已成为备受关注的热点。基于电气石的来源、分类、晶体内部物质成分与结构组成等,概述了电气石的理化结构特征及各环境功能属性,进而论述电气石及其复合功能材料在各个实际领域中的应用,归纳并总结电气石在现今环境污染治理应用当中存在的相关问题,最后对电气石及其复合功能材料的发展前景进行了展望。

管状埃洛石的微结构对其负载活性的制约

采集山西临汾、四川广元、湖北丹江口等地管状埃洛石,通过人工手选提纯,利用X射线衍射、同步热分析、透射电镜、原子力显微镜、氮气等温吸附脱附、酸碱滴定、CHN元素分析等表征手段研究管状埃洛石的晶体结构、热稳定性、孔结构性质、表面位密度等微结构性质,并以8-羟基喹啉为客体分子,探讨埃洛石的微结构对其负载活性的制约机理。结果表明,山西埃洛石具有最丰富的孔结构,比表面积为72.48 m2/g,总孔容积为0.38 cm3/g;而湖北埃洛石的孔结构则最差;山西埃洛石、四川埃洛石、湖北埃洛石的零电荷点p H分别为2.99、3.13、4.72,表面位密度分别为10.4 nm-2、10.0 nm-2和11.3 nm-2。山西埃洛石、四川埃洛石、湖北埃洛石对8-羟基喹啉的负载量分别为7.35%,6.20%,6.02%,这与埃洛石的孔结构和零电荷点p H顺序一致。因此,埃洛石的孔结构和表面羟基含量共同决定埃洛石的负载活性。

蒙脱石微囊的制备及其吸附性能研究

以有机改性蒙脱石为囊膜壁壳,采用皮克林乳液法制备蒙脱石微囊。利用光学显微镜、扫描电镜和红外光谱对所制蒙脱石微囊的形貌和结构进行了表征。通过蒙脱石微囊对亚甲基蓝和罗丹明B的吸附行为,探讨了其吸附性能。采用单因素法考察了微囊浓度、溶液p H值对染料分子吸附性能的影响。探讨了微囊对亚甲基蓝和罗丹明B混合染料的选择性吸附。结果表明:所制蒙脱石微囊经正硅酸乙酯交联后形貌保持较完整。微囊的红外特征吸收峰与蒙脱石特征吸收峰一致。不同微囊浓度和p H值条件下,蒙脱石微囊吸附亚甲基蓝和罗丹明B的过程符合一级动力学方程。微囊对亚甲基蓝和罗丹明B混合染料的吸附具有选择性,对亚甲基蓝的吸附速率高于罗丹明B。

非高纯氧化钪制备高纯无水氯化钪熔盐的试验

采用惰性气体气流中一步快速升温脱除氯化铵和剩余结晶水工艺,利用非高纯氧化钪制备高纯无水氯化钪熔盐。工艺条件的影响试验结果表明:在脱氯化铵和剩余结晶水阶段温度为400℃、保温时间为120min、升温速度为11℃/min、氯化铵与氧化钪重量比=1.8:1、氧化钪与辅盐重量比=1:5、惰性气体流量为6.0L/min的综合工艺条件下,高纯无水氯化钪熔盐中钪的水解率为1.95%。扫描电镜形貌及电子探针微区成分分析表明,高纯无水氯化钪熔盐结晶状态较好,其他杂质元素的含量较低。

化学-微波法制备高膨胀率膨胀蛭石及对亚甲基蓝的吸附机理

基于工业蛭石优异的热膨胀性及阳离子交换性,利用化学-微波法制备高膨胀率膨胀蛭石(HEV),采用对比分析法对亚甲基蓝(MB)的吸附性能进行了研究。结果表明,HEV膨胀率高(膨胀率K=60倍),比表面积大(80 m^2·g^-1),孔径主要分布在2~5 nm之间,仍保持蛭石、水金云母和金云母的物相结构,阳离子交换容量由原样的0.835 mmol·g^-1增加到1.005 mmol·g^-1。HEV对MB的吸附容量受MB初始浓度、吸附时间、溶液pH和吸附温度影响。当MB溶液初始浓度为300 mg·L-1、吸附时间为240 min、溶液pH值为9、吸附温度为298 K时,吸附量为419.87 mg·g^-1,远高于蛭石原矿。吸附过程符合Langmuir模型与准二级动力学模型,为单分子层吸附和吸附势垒较低的自发无序吸热反应过程。HEV具有优异的阳离子交换性和吸附性,是一种具有开发价值的高效低成本吸附剂。

镁铝水滑石对水中Sb(V)的吸附性能研究

采用共沉淀法合成了阳离子摩尔比为2∶1(2Mg/Al LDHs)和4∶1(4Mg/Al LDHs)的镁铝水滑石,利用X射线衍射仪、比表面积及孔径分布仪和zeta电位分析仪表征了两种水滑石的基本性质,并且研究了不同p H值、不同时间、不同初始浓度以及共存离子种类等因素对镁铝水滑石吸附Sb(V)的影响。结果表明,由于CO_3^(2-)在层间的排列方式不同导致镁铝水滑石晶面间距存在明显差异;并且两种水滑石具有较高的总孔容积、比表面积和等电点。镁铝水滑石对Sb(V)的吸附动力学和吸附等温式分别可以由假二级动力学模型和Langmuir吸附等温式描述。模型拟合结果显示,2Mg/Al LDHs的吸附速率和吸附量分别高达0.19 g/(mg·h)和50.52 mg/g。镁铝水滑石对Sb(V)的去除机制主要包括表面物理吸附、阴离子交换和静电吸引等。

氧化石墨阳离子交换容量测定方法与原理比较

采用甲醛缩合法和蒸馏法对氧化石墨(GO)进行阳离子交换容量(CEC)测定,通过分析测定结果与中间产物的结构变化,确定适合GO的CEC测定方法。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)对阳离子交换过程中各阶段产物的结构、官能团含量和元素种类的变化进行分析。结果表明,甲醛缩合法的CEC最大平均值为459.82 mmol/100g,蒸馏法的CEC最大平均值为125.01 mmol/100g;甲醛缩合法没有引起GO结构和羟基(-OH)含量的显著变化,而蒸馏法的GO被还原,其-OH含量从29.3%降至5.02%。甲醛缩合法测定的GO中间产物的结构比蒸馏法完整,有序度高,因此甲醛缩合法比蒸馏法更适合用于测定GO的CEC值,为GO的CEC测试方法标准的制定提供参考。

膨润土的矿物学特征与可控改造技术研究

从膨润土属性出发,在系统阐述蒙脱石成分、结构和理化性能特点的基础上,深入讨论了蒙脱石的深度加工技术和应用。研究表明,蒙脱石具有优异的可控改造性,通过钠化改性提高膨胀性后可使蒙脱石剥离分散制备凝胶,通过阳离子交换性可进行插层改性制备有机插层和柱撑蒙脱石,进一步可向蒙脱石层间域中引入有机单体和金属氧化物前躯体,通过原位聚合和水解、脱羟、成核结晶等制备蒙脱石/聚合物纳米材料和氧化物/蒙脱石纳米复合材料等,利用蒙脱石比表面积大、化学反应活性强的特性可在低温常压下合成沸石和方钠石等。通过可控改造和深度加工可制备系列功能性蒙脱石新材料,并在战略新型产业领域中具有广泛的应用。