响应面法优化间接生物浸出铜钴矿中有价金属的工艺参数

在生物浸出铜钴矿的基础上,采用生物活性沥浸液为浸出剂和响应面法优化浸出工艺参数以实现铜钴矿的高效生物浸出。菌液体系包含氧化硫硫杆菌,氧化亚铁硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌的混合体系。经30组实验结果统计分析发现,显著影响铜钴矿中Cu和Co浸出的因素为温度、固液比、初始pH、转速,以及温度-固液比、固液比-初始pH、固液比~2和初始pH~( 2)的交互影响,而显著影响Fe浸出的因素为温度、固液比、初始pH和固液比~2的交互影响。此外,针对生物浸出铜钴矿中Cu、Co和Fe浸出率的3个预测模型R~2分别为0.986 4、0.968 7和0.938 1,表明预测模型具有较高真实性。最终,铜钴矿的最优生物浸出参数为温度47.08℃、固液比1.17%、初始pH 0.81、转速120 r/min。在优化条件下,预测值分别为Cu 99.36%、Co 91.87%、Fe 88.43%,浸出24 h后实测值分别为100%、96.53%、86.11%。

石煤含氟酸浸液中V(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)-F-H_(2)O系钒铁分离热力学研究

针对石煤含氟酸浸液中钒铁分离问题,计算并绘制298.15 K下V(Ⅴ)-Fe(Ⅲ)-F-H_(2)O系热力学平衡图,分析含钒离子、含铁离子随总钒浓度、总铁浓度、总氟浓度的变化规律。研究结果表明,随着pH由0升高至3.00,由于氟离子与VO_(2)^(+)、Fe^(3+)的配位作用,含钒物种由阳离子转变为阴离子,含铁物种由阳离子转变为中性分子,此时可实现钒铁有效分离。定义pH_(50%)为含钒阴离子摩尔分数50%时的pH,溶液中总钒浓度升高、总铁浓度升高,均导致pH50%升高,总氟浓度升高,pH_(50%)则降低。采用N235阴离子萃取剂分离含氟溶液中的钒铁,当溶液中总钒浓度为0.05 mol/L、总铁浓度为0.05 mol/L、总氟浓度为0.50 mol/L时,溶液萃取pH升高,钒铁分离系数βV/Fe增加,当pH为1.97时,钒铁分离系数β_(V/Fe)可达122.86,钒铁达到有效分离,与热力学分析结果一致。

电积锌用Pb-Ag/MnO_(2)涂层阳极制备及电化学性能

铅银合金(Pb-Ag)是锌电积及其它冶金工艺中应用最广泛的阳极材料。随着节能环保要求的逐渐提高,由于存在过电位低和稳定性差等缺点,Pb-Ag阳极难以适用于绿色工业体系的发展。如何提升其析氧催化活性、降低能耗并提高其耐腐蚀性能,成为亟待解决的工业难题。采用恒电流电沉积法在Pb-Ag阳极上制备了纳米二氧化锰薄膜涂层,测试了阳极的组织和电化学性能。研究表明:MnO_(2)涂层表面疏松裂纹结构不仅提高了催化活性,还促进了传质过程的进行,使得Pb-Ag/MnO_(2)阳极的析氧反应活性和稳定性均优于Pb-Ag阳极。其中,Pb-Ag/MnO_(2)阳极的析氧过电位为555 mV,塔菲尔斜率为208.5 mV/dec,优于Pb-Ag阳极的析氧过电位和塔菲尔斜率。同时,Pb-Ag/MnO_(2)阳极在长周期的电解锌实验中表现出良好的析氧反应活性和耐腐蚀性能,其槽电压比Pb-Ag阳极槽电压小0.1 V左右,能耗低于Pb-Ag阳极。

选冶联合回收石煤中伴生战略金属钒镍钼的研究进展

针对石煤中钒镍钼综合利用率低,战略金属镍、钼优质矿产资源匮乏的问题,综述了石煤中钒、镍、钼的赋存状态及选冶联合回收研究现状,归纳总结了碳质石煤、钙质石煤、碳质钙质石煤、硅质石煤等不同特点石煤的选冶联合提钒工艺,讨论了不同特点石煤采用的焙烧、浮选、浸出、脱泥、磁选、重选等联合提钒方法,介绍了从部分石煤中富集有回收价值镍、钼的焙烧-浸出及浮选-浸出方法。指出了当前的回收工艺还存在石煤中镍、钼的工艺矿物学研究不够完善、含钒矿物与脉石分离困难、浮选回收钒云母品位低等问题。展望了后续应重视石煤中微细粒矿物分散絮凝行为研究,设计高效的脱泥和脱碳设备,研制新型的钒、镍、钼浮选药剂及浸出剂,优化选冶联合工艺流程,以降低生产成本、绿色低碳发展为标准,最终实现选冶流程在石煤工业上的广泛应用。

Al-20Sm金属间化合物微观组织和力学性能研究

Al-Sm合金作为一种新型中子吸收材料,具有低成本、高塑性和高中子吸收率等优点,加工成箔材后可用于中子准直器、费米斩波器等中子关键器件。通过蒙特卡洛模拟(MCNP)对Al-Sm合金的中子透射率进行模拟计算,结果表明,当Sm含量增加到20%(质量分数,下同)以上时,材料在1~6 mm范围内的中子透射率均低于20%,Al-20Sm合金满足中子吸收率的同时具有一定的塑性。通过真空感应熔炼制备Al-20Sm合金,并采用XRD、EDS和SEM对该合金的微观结构和热处理前后的相转变展开研究。结果表明,铸态组织为α-Al和β-Al_(4)Sm,经过550℃/2h热处理后,发生同素异构转变,合金内的β-Al_(4)Sm全部转变为γ-Al_(4)Sm,550℃热处理300h以后,部分γ-Al4Sm发生熔晶转变,形成Al_(3)Sm。采用纳米压痕技术测试Al-Sm中间化合物的微观力学性能,其中β-Al_(4)Sm、γ-Al_(4)Sm和Al_(3)Sm硬度分别为8.97、8.91和9.89 GPa。

锑污染土壤修复技术研究进展与发展趋势

锑是一种具有潜在毒性和致癌性的元素,采矿和金属冶炼等人类活动导致锑被大量的释放,造成严重的环境污染,威胁人类健康,引起各国学者的广泛关注。对国内外锑污染的现状和锑在大气、水和土壤环境中分布特征进行了介绍;归纳了锑在迁移转化过程中形态、氧化还原过程、吸附和沉淀规律;并总结了翻土和客土法、土壤淋洗技术、固定/稳定化技术、植物修复技术和微生物修复技术目前的研究进展;在此基础上对各种土壤修复技术的优缺点和应用场景进行比较分析,并对锑污染土壤修复技术未来发展趋势进行展望。相比而言,土壤淋洗技术和固定/稳定化技术已经有较成熟的应用,而植物修复技术和微生物修复技术具有绿色、低成本的特点,能够广泛地同其他修复技术联合使用,已逐渐成为目前的研究重点。

铅、镉、砷复合污染土壤修复技术研究进展与展望

随着工业、农业、采矿业和城市化的快速发展,大量重金属等污染物进入土壤环境系统,由此引发的土壤重金属复合污染问题备受关注。全面掌握重金属复合污染现状、污染特征及修复技术手段,对重金属污染防治和土壤的安全利用具有重要意义。综述了Pb, Cd, As复合污染土壤现状,阐述了污染来源及在土壤中的分布特征与迁移转化特征;归纳总结了物理修复法、固化/稳定化修复法和生物修复法在Pb, Cd, As复合污染治理方面的研究进展;论述了对各种土壤修复技术的优缺点和适用场景,并对未来发展方向进行了展望。相较而言,固化/稳定化修复技术因处理效率高、成本低廉、施工简单等优点成为国内外复合污染土壤修复的主流技术。同时,中国金属矿山规模化消纳需求迫切,综合地区特色利用当地矿山固废研发新的固化/稳定化材料治理Pb, Cd, As复合污染土壤已成为目前固化/稳定化技术领域重点研究方向之一。

热障涂层陶瓷层材料研究进展

热障涂层是一个复杂的热防护系统,包括陶瓷顶层、粘结层以及在使用过程中形成的热生长氧化物层,其主要作用是降低高温结构材料的表面温度,提高基体材料的耐用性和安全性。其中陶瓷顶层材料直接与高温环境接触,工作环境恶劣,容易发生开裂和剥落,是制约热障涂层发展的主要原因。本文系统地总结热障涂层的制备方法、新型超高温热障涂层材料以及材料计算模拟在热障涂层材料的设计应用三个方面的研究进展。在此基础上,指出热障涂层陶瓷材料未来的发展方向。

钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷的研究进展

钇铝石榴石(Y_(3)Al_(5)O_(12))透明陶瓷具有机械强度高、物化性质稳定,特别是覆盖紫外、可见及红外光透过等优异性能,在固体激光器、导弹穹顶、红外窗口及透明装甲领域有着广泛的应用。本文系统总结了YAG透明陶瓷的制备工艺,包括粉体合成、坯体成型、陶瓷烧结及烧结助剂的选用,对比了不同工艺路线制备YAG透明陶瓷的性能、规格、成本等;就不同稀土离子掺杂对YAG基透明陶瓷性能的影响规律进行了全面阐述;最后通过对现有问题的总结,展望了钇铝石榴石(YAG)透明陶瓷未来的发展趋势。

热分解温度对Ti/MnO_(x)-Co_(3)O_(4)涂层阳极的析氧电催化性能影响

钛基尺寸稳定阳极(DSA)具有尺寸稳定、低污染、电催化性能优异等特点,受到广泛关注。钛基贵金属涂层阳极引发了氯碱工业的技术革命,但高昂的价格限制了其大规模应用。过渡金属氧化物普遍具有成本低、毒性小、催化性能好等优点,有望取代现有的溶液电解阳极材料。Ti/MnO_(x)涂层阳极虽然显示出良好的析氧催化(OER)性能,但与贵金属涂层阳极相比仍有差距。Co_(3)O_(4)具有成本低、催化性能好等优点,通过掺杂钴可提高Ti/MnO_(x)涂层阳极的析氧催化性能。采用热分解法在不同温度条件下制备了掺钴钛基锰氧化物(Ti/MnO_(x)-Co_(3)O_(4))涂层阳极。通过X射线光电子能谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、线性伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)和交流阻抗(EIS)测试等方法分析了涂层的物相组成、表面形貌、化学状态、分子结构和析氧电催化性能等。结果表明:随着分解温度的上升,Ti/MnO_(x)Co_(3)O_(4)涂层中的MnO_(2)逐渐向Mn2O_(3)转变;涂层阳极的电催化活性呈现先增强后降低的趋势,350℃下制备的阳极电催化活性最强,伏安电荷可达228.83 C·cm^(-2),析氧反应过电位低至0.344 V。随着温度的升高,阳极中Mn^(4+)/(Mn^(3+)+Mn^(4+))的比例先增加后降低,在350℃时Mn^(3+)占比最大,且具有更多吸附氧(Oa),这是该制备温度下涂层阳极具有最强的析氧电催化活性的主要原因。

含氟溶液中N235共萃取钒、钼热力学及工艺研究

为综合提取石煤含氟浸出液中的钒、钼,本文研究了利用三烷基胺(N235)从含氟溶液中分离钒、钼的萃取热力学及工艺.通过考察分配比D与N235物质的量浓度的关系,使用斜率法确定出萃取钒、钼的萃合物组成分别为(R_(3)NH)·VO_(2)SO_(4)和R_(3)N·MoO_(3)·H_(2)O,计算得出萃取反应的平衡常数分别为41.305和50.350.探究分配比与萃取温度的关系,绘制出lg D-T(-1)图,通过热力学计算得出温度在25~45℃范围内,利用N235萃取钒、钼的反应均为放热反应,且均可自发进行;以N235为萃取剂(体积分数为20%),TBP为相改进剂(体积分数为5%),DT-100为稀释剂,在水相pH值为1.80、相比V(O)/V(A)为4∶1的条件下,常温萃取5 min,钒和钼的萃取率分别为84.10%和96.61%,经三级逆流萃取后,钒和钼的萃取率均在99%以上.负载有机相经过先硫酸反萃钒,后氨水反萃钼的分步反萃工艺实现了钒、钼的分离.研究揭示了N235萃取钒、钼的机理,验证了利用N235从石煤含氟浸出液中“共萃取钒、钼—硫酸反萃钒—氨水反萃钼”的工艺可实现钒、钼的有效分离,这为石煤含氟浸出液中钒、钼的分离奠定了基础.

低品位离子型稀土矿微生物菌种的选育及浸出实验

离子型稀土矿的稀土元素配分齐全且储量丰富,是我国重要的稀土来源。在发展绿色矿山和“双碳”背景下,生物冶金是处理低品位矿的重要工艺,而浸矿微生物的选育是工艺开发的基础。通过在南方某稀土矿区周边取样并培养获得了三组微生物,按照取样位置编号为H−1、H−2以及H−3,并对其进行高通量测序及浸矿实验研究。高通量测序结果表明,取得的微生物样品中假单胞菌、放线菌、不动杆菌、外愈杆菌以及微球菌占比较高,COG功能预测其具备浸出稀土元素的能力。利用这三组微生物对离子型稀土矿开展浸出实验发现,各组别微生物对于镧均具有浸出效果,其中H−1对镧的浸出率可达到61.42%,而相较于空白对照组,铈、钇均并无明显生物浸出作用;H−1及H−3对钕有一定的浸出作用,其中H−1对钕的浸出率可达到64.81%。证明了三组微生物在离子型稀土矿生物浸出中应用的可行性,为离子型稀土矿生物原位开采技术的开发提供了菌种基础和保障。