离子型稀土矿浸矿场地增值利用技术模式与示范--以脐橙种植为例

离子型稀土矿是重要的金属矿产资源,在国际市场上具有不可或缺的地位。离子型稀土矿山开采的历史遗留问题导致水土流失和土壤功能退化严重。浸矿场地的生态问题限制了离子型稀土的进一步开采以及赣州市经济发展,这一背景要求尽快探索出一条可持续的离子型稀土矿山浸矿场地生态修复之路。课题以脐橙种植联合微生物修复为技术思路,通过3年的集成研究与示范,浸矿场地植被覆盖度达到95%,增值效益为5015800元/(km^(2)·a),形成了集生态功能恢复和土地增值利用为一体的离子型稀土矿废弃地生态修复模式。该模式在实现生态功能恢复的同时,产生的经济效益既可以提高农民收入,又可以为生态修复提供资金保障,实现可持续性的生态修复,为实现赣南地区经济建设目标和环境保护目标提供了技术支撑。

响应曲面法优化微波浸出废弃荧光粉中稀土元素钇和铕

某废弃荧光粉中含有49.56%的稀土氧化物,具有极大的回收利用价值。为优化该废弃荧光粉中稀土元素Y和Eu的微波浸出工艺,使用响应面法对浸出工艺进行优化,选取对浸出过程有显著影响的反应时间、微波功率和盐酸浓度三个因素作为考察因素,建立了微波功率、反应时间和盐酸浓度及三者间交互作用对稀土元素Y和Eu浸出率影响的二次多项式回归模型。研究结果表明,反应时间对稀土元素Y和Eu浸出率的影响最显著,微波功率和盐酸浓度影响次之,反应时间和盐酸浓度的交互影响对稀土元素Y和Eu的浸出率具有显著性影响。最佳优化工艺条件为:微波功率850 W、反应时间76.10 min、盐酸浓度3.58 mol/L,在此条件下,稀土元素Y和Eu浸出率的分别为97.44%和89.20%,与模型预测值十分接近,证明所用模型是可靠和准确的。

钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算

以钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程为对象,基于质量守恒、化学平衡、元素分配约束和指标约束等原理,构建钨矿配矿、磨矿、碱分解、脱磷、离子交换、除钼和蒸发结晶的热力学模型,进而根据各工序物料的迁移传递关系,应用MetCal软件平台,开发钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算系统,并采用典型工况下的实际值对模型计算的可靠性进行实例验证。研究结果表明:碱分解浓料中WO_(3)和P质量分数计算值与实际值的相对误差分别为-5.755%和-12.195%,钨渣中WO3、P、Fe、Mn和Ca质量分数的相对误差分别为-2.026%、-5.439%、-14.819%、-14.971%和11.826%;脱磷后液中WO3和P质量分数的相对误差分别为5.513%和-7.692%,脱磷渣中WO_(3)、P和Ca质量分数的相对误差分别为-5.834%、3.337%和7.113%;除钼后液中WO3和Mo质量分数的相对误差分别为-1.627%和-9.375%,除钼渣中WO_(3)、Mo、S和Cu质量分数的相对误差分别为2.547%、-8.827%、8.686%和9.692%。

微波辅助盐酸浸出废弃荧光粉中的稀土元素钇和铕

某废弃荧光粉中含有49.63%的稀土氧化物,具有极大的回收利用价值。为实现该废弃荧光粉中稀土元素的快速高效浸出,对该废弃荧光粉进行了微波辅助盐酸浸出稀土元素Y和Eu的研究。浸出热力学计算结果表明,在273~373 K温度范围内红粉易于与酸反应,而绿粉、蓝粉不与酸进行反应,可通过酸浸法优先浸出红粉中的稀土元素Y和Eu。浸出试验结果表明;在微波功率为600 W,微波辐射时间为60 min,反应温度为60℃、盐酸浓度为4 mol/L、过氧化氢添加量为0.2 mL/g、液固比为7.5 mL/g的条件下,该废弃荧光粉中稀土元素Y和Eu的浸出率可达98.84%和88.72%,几乎实现了红粉中稀土元素的完全浸出,且与常规加热方式相比,微波辅助浸出在不降低浸出率的条件下可明显缩短反应时间,为废弃荧光粉中稀土元素的快速高效浸出提供了技术依据。

铝酸盐荧光粉中绿粉与蓝粉的浮选研究

荧光粉中的稀土氧化物具有极高的回收利用价值。为实现细粒级稀土铝酸盐荧光粉绿粉(Ce,Tb)MgAl_(11)O_(19)和蓝粉BaMgAl_(10)O_(17):Eu^(2+)的分离,对其进行了浮选试验,探究了pH值、药剂种类和用量对荧光粉浮选回收效率的影响。试验结果表明在酸性条件下,相比海藻酸钠和硅酸钠,木质素磺酸钠(SL)对蓝粉的抑制效果更好。在pH=5、抑制剂SL用量12500g/t、分散剂碳酸钠用量26500 g/t、捕收剂十二烷基硫酸钠用量5000 g/t的条件下,可得到回收率为68.04%、稀土氧化物品位15.79%的绿粉精矿和回收率为68.46%、稀土氧化物品位6.85%的蓝粉精矿。

基于多元统计技术的赣江沉积物重金属污染评价

赣江是鄱阳湖重要入湖河流,为了解赣江流域沉积物重金属空间分布及污染状况,本文布设了29个采样点,对赣江沉积物重金属(Cu、As、Cd、Pb、Hg、W、Cr、Mn、Zn)含量和序列组分进行了测定及分析,并运用污染负荷指数(PLI)、地累积指数(I_(geo))和潜在生态风险(RI)指数评价沉积物重金属污染程度.结果表明,Mn、Cu、Zn、As、Cd、W、Hg和Pb的平均浓度分别超出本底3.8、4.1、5.2、3.0、22.7、5.0、11.8、1.6倍.其中,章江(Z)分布较高的Cu、As、Cd、Pb、Hg、W;桃江(T)分布较高的Cr和Mn;赣江(G)分布较高的Zn.所有采样点的PLI值均大于1,表明所有采样点均受到重金属污染;I_(geo)评价结果表明,赣江沉积物重金属I;依次为Cd(3.4)>Hg(1.7)>Zn(1.6)>Cu(1.2)>Mn(1.0)>As(0.4)>W(0.3)>Pb(-0.1)>Cr(-3.7);其中Cd的污染程度最高,Zn、Hg、Cu,As、W、Pb为轻度污染,沉积物中Cr的I_(geo)<0,表明赣江未受到Cr的污染. RI均值均大于150,表明赣江水系沉积物重金属均存在潜在风险,且赣江沉积物重金属污染对鄱阳湖构成严重威胁.

钨铜合金制备与应用研究

钨铜合金是以钨和铜为主要成分、通过粉末冶金方法制备的一种“假合金”,因兼具良好的导电、导热、高熔点、高电击穿强度、低接触电阻、高耐焊性以及高抗热等性能被广泛应用于电触头、电火花加工电极、电子封装、航空航天等领域。文章根据钨铜合金的性能特点,对其在上述四个领域的应用现状进行了综述;分析了钨铜合金传统制备技术如熔渗、高温液相、活化液相等方法,以及新型制备技术如放电等离子烧结、注射成型、快速定向凝固等方法的特征;阐述了添加剂对合金组织、性能的影响规律。根据文献分析结合课题组的前期研究工作对钨铜合金的制备和应用技术进行了总结和展望。

生物炭在土壤重金属污染修复的应用研究进展

介绍了生物炭修复重金属土壤污染的研究进展,重点讲述了生物炭固定土壤重金属的机理、生物炭有效性的影响、生物炭对植物重金属吸收的影响、生物炭在田间工程应用的研究成果以及生物炭作为土壤改良剂存在的风险与不足,希望在满足安全生产的前提下,推进生物炭修复在农业生产中工程化应用。开启生物炭的生命周期评价,建立生物炭生命周期数据库,以便为以后生物炭使用提供全面、有效的科学依据。

水体富营养化修复技术研究进展

综述了水体富营养化的成因以及各类常见的修复方法,如物理修复、化学修复、生物修复、复合型修复等。分析了不同类型的修复方法对水体富营养化中N、P等污染因素的处理效果,并归纳总结了各类修复技术的优缺点。基于水体富营养化修复技术研究进展,指出修复技术应以生物修复及复合型修复为主,物理、化学修复为辅,并提出修复技术与空间技术相结合能更有效的修复和监测水体富营养化污染。此外,基于只控磷不控氮、藻类-微生物燃料电池等修复技术成本低、效果理想,值得进一步研究和应用。

模拟酸雨条件下生物炭配施沸石对江西某钨矿区Pb、Cd、W的淋溶效应

为解决江西某钨矿区钨及其他重金属污染问题,通过室内模拟酸雨淋溶试验,研究在不同pH(3.1,4.5,5.8)酸雨条件下,添加稻壳生物炭(BC)、天然沸石(ZE)、稻壳生物炭—天然沸石(CO)改良剂对土壤Pb、Cd、W的固定效果。结果表明,酸雨增加了重金属的溶出风险,pH越低,风险越大。添加BC、ZE、CO有效提高土壤的酸缓冲能力,平均分别使得淋溶液pH增加0.53,0.23,0.58个单位,使得淋溶后土壤pH增加0.27,0.09,0.17个单位。在pH=4.5和pH=5.8模拟酸雨后,生物炭联合沸石处理Cd和Pb的淋溶总量明显低于未处理土壤,相较于空白分别降低32.1%,38.0%和36.0%,32.7%。W和Cd、Pb不同,在模拟酸雨pH=3.1条件下,添加改良剂对W淋溶总量均无显著影响,在模拟酸雨pH=4.5和pH=5.8时,单独施用生物炭处理使得W淋溶总量分别增加44.3,53.8μg/L,但生物炭联合沸石处理使得W淋溶总量分别降低6.0,7.1μg/L。综合来看,生物炭—沸石能更有效同时防止酸雨条件下污染土壤Pb、Cd、W的淋溶流失,可为后期钨矿区重金属污染防治提供参考。

典型农田重金属污染钝化修复技术进展

介绍了农田重金属污染的主要来源及其对农作物、人体的危害,分析了我国南北方农田重金属的污染特征,针对我国农田典型重金属Cu、Zn、Cd、Ni、Pb、Cr、As、Hg这8种污染元素的单一钝化修复技术及农田多种重金属复合污染钝化修复技术进行分析总结,并结合研究现状,提出修复技术与空间技术、评价方法相结合,能更有效的修复和检测评价农田土壤重金属污染,以期为我国农田重金属污染钝化修复工作提供参考。

赣江上游典型流域水文情势分析

河流的水文情势变化驱动着河流乃至流域生态环境系统地发展。系统分析赣江上游桃江的水文情势变化,可为流域进行水资源综合利用及形成适宜的水文生态环境提供科学指导。基于1960—2019居龙滩水文站的逐日径流量实测资料,并结合降雨气候,运用线性回归、累积距平和趋势滑动平均和集中度等方法对径流演变进行趋势分析,最后采用IHA/RVA法系统分析了赣江上游桃江的水文情势变化。结果表明:人类活动对桃江流域流量改变影响显著;流域径流的集中度呈现显著下降,集中期呈现增加趋势,径流最大值推迟出现且年内分配更加均匀;变化后流量脉冲次数增加,流量上升率减少,下降率增多。桃江流域整体水文改变程度属于中等偏低,即流域处于较为良好的变化趋势。

荧光粉分散——絮凝行为及废弃荧光粉选择性絮凝浮选试验研究

废弃荧光粉中含有大量的稀土氧化物,具有极高的回收利用价值。为实现废弃荧光粉中稀土元素的预富集,对荧光粉中不同颗粒的分散—絮凝行为进行了研究。结果表明,废荧光粉的粒径过细,颗粒之间会发生互凝现象,在碱性条件下加入分散剂可强化荧光粉中不同颗粒的分散效果;碱性条件下,大分子量的阳离子聚丙烯酰胺可选择性地吸附在石英表面,增大粒径并加快其沉降速度,从而实现不同颗粒间的分离。针对含有32.33%稀土氧化物的某废弃荧光粉,在研究分散—絮凝行为的基础上,采用选择性絮凝浮选法进行稀土元素的预富集。结果表明,分别以碳酸钠、阳离子聚丙烯酰胺和十二胺为分散剂、絮凝剂和捕收剂,pH=9、絮凝剂用量和捕收剂用量分别为100 g/t和800 g/t的条件下,选择性絮凝浮选可将稀土氧化品位提高至43.65%,显著提高了稀土元素品位,实现了废弃荧光粉中稀土元素的预富集,为废弃荧光粉的综合回收利用提供了技术依据。

氢氧化钠焙烧-盐酸浸出回收熔盐电解渣中稀土元素

氟化稀土熔盐电解渣是回收二次稀土资源的主要来源,本文借助反应热力学计算和动力学分析,研究了氢氧化钠焙烧氟化稀土熔盐电解渣的转型机理和不同焙烧条件下稀土浸出的调控机制.热力学和同步热分析(TG-DSC)表明:焙烧过程动力学受界面化学反应控制,提高焙烧温度、延长反应时间和增加氢氧化钠用量均有利于稀土元素的回收;浸出试验结果表明:提高温度、时间、盐酸浓度、液固比能有效促进稀土回收.最优试验条件为:焙烧温度600℃、焙烧时间1.5 h、氢氧化钠与熔盐电解渣质量比为0.8,随后在50℃下按10∶1的液固比加入3 mol/L的盐酸搅拌浸出1 h.在上述条件下,熔盐电解渣中的含稀土物可在较低温度下发生物相转化,稀土浸出率超过96%,实现了熔盐电解渣中稀土元素的高效回收.