热酸浸出黄钠铁矾渣工艺

以黄钠铁矾渣为原料,研究硫酸浸出过程的工艺条件,分析浸出过程的热力学和动力学机理.实验结果表明,在液固比为5∶1,搅拌速率为350 r/min条件下,浸出黄钠铁矾渣的最佳工艺条件为:硫酸质量浓度为225 g/L,反应温度为95 ℃,反应时间为2.5 h,该条件下多组实验的渣中Fe、Zn浸出率均大于96%.黄钠铁矾渣硫酸浸出过程在动力学上属于收缩核模型,受化学反应控制.     

硫化锌精矿与锌浸出渣协同助浸机理及行为

针对硫化锌精矿两段氧压浸出能耗高、锌浸出渣处理产生危废铁渣量大等行业技术难题,提出硫化锌精矿与锌浸出渣协同助浸工艺,利用锌浸出渣中高价铁的载氧体特性促进硫化锌精矿中低价硫化物的高效溶解,同时实现铁酸锌、金属硫化物的强化解离和铁的高效沉淀分离。研究结果表明：添加锌浸出渣可以强化硫化锌精矿的浸出;反应温度和初始酸度是关键影响因素,升高反应温度可显著提高锌浸出率,同时促进Fe³⁺水解沉淀成铁矾,提高酸度可以促进硫化锌精矿的高效溶解,但酸度过高时氧气溶解度降低,将抑制硫化锌精矿的溶解和Fe³⁺水解沉淀。在锌浸出渣与硫化锌精矿质量比为1:3、初始酸度95 g/L、反应温度160℃、液固比7:1、氧压0.8 MPa、搅拌转速800 r/min、反应时间120 min的最优技术条件下,渣计锌浸出率为98.6%,同时溶液中92.69%的铁以铁矾的形式沉淀入渣,浸出终渣主要物相组成为单质硫、黄钾铁矾、黄钠铁矾和赤铁矿,其占比分别为40.00%、39.10%、16.60%和4.30%;浸出液中铁质量浓度仅为1.62 g/L,为浸出液后续提锌创造了有利条件。     

玉米秸秆还原浸出高铁低品位锰矿研究

采用"玉米秸秆硫酸预处理—浸出"工艺处理含Mn 9.63%(质量分数)的朝阳锰矿.通过试验考察用硫酸对玉米秸秆进行预处理的时间、秸秆用量、温度、硫酸浓度和浸出温度对锰浸出率的影响.试验表明,在秸秆用量2.5 g、时间10 min、硫酸浓度1.2 mol/L、温度80℃时预处理秸秆,浸出温度为90℃的条件下,锰的浸出率达92%,杂质铁溶出率仅为20%.玉米秸秆处理前后FTIR分析结果表明,对秸秆进行硫酸预处理能够破坏难降解的木质素结构,有利于提高锰的浸出效果.     

低品位软锰矿浸出液中铁的去除方法研究

采用两矿酸溶法,将湖南某低品位软锰矿与硫铁矿和浓硫酸共同浸出,得到含铁量高的硫酸锰溶液.对其中Fe杂质的深度净化方法及条件进行了研究.通过对中和水解法、部分水解针铁矿法、黄铵铁矾法、黄铵铁矾-针铁矿联合法等方法进行了深入比较,得出采用黄铵铁矾-针铁矿联合法是最适合该溶液的除铁方法.反应温度为90℃,时间为1h时,采用该法除铁率达到99.96%,而且锰的损失率低,铁渣量少,过滤容易.铁的深度去除为制备高纯硫酸锰溶液打下了良好的基础.     

粉煤灰纯碱煅烧熟料的铝浸出率研究

以山西朔州燃煤电厂高铝粉煤灰为对象,研究了煅烧温度为880℃,保温90 min条件下,粉煤灰纯碱煅烧后熟料在硫酸溶液中的铝浸出条件,揭示了铝浸出过程的动力学机制。研究结果表明,H2SO4溶液的浓度在7~9 mol/L之间,固液比(g/L)为1∶4、浸取时间在30~40 min之间、浸取温度在70~90℃之间时,可获得较高的氧化铝浸出率;H2SO4溶液浓度与浸取温度对氧化铝浸出率影响较大,浸取时间对浸出率影响不明显。煅烧熟料浸出过程符合液-固多相反应的内扩散控制模型,反应表观活化能为7.65 k J/mol.     

响应曲面法优化氨法焙烧后粉煤灰除铁工艺

通过响应曲面法(RSM)对粉煤灰与硫酸铵焙烧产物的浸出液进行除铁工艺参数的优化.以反应温度、溶液pH值和晶种加入量为变量，反应后溶液中铝离子质量浓度和铁离子质量浓度为相应变量，分别对黄铵铁矾法除铁过程和针铁矿法除铁过程建立相应的数学模型，并对影响因素进行了分析.通过实验对模型进行了检验，其误差在5%以内，表明模型具有一定的可靠性.对模型进行求解后，分别得出黄铵铁矾法除铁和针铁矿法除铁最佳工艺条件.     

铜和锌离子对水热臭葱石沉砷过程的影响

研究铜和锌离子质量浓度变化对Fe~(2+)氧化,Fe~(3+)与As~(5+)共沉淀形成臭葱石过程的作用机理以及对As和Fe沉淀率、沉砷渣化学组分和物相组成的影响规律。研究结果表明:由于Cu~(2+)/Cu~+离子对的催化作用,亚铁离子氧化速率加快,促进亚稳态碱式硫酸铁水热沉淀反应的发生,当初始Cu~(2+)质量浓度为20 g/L时,As和Fe沉淀率分别为96.9%和74.9%;沉砷渣中Cu主要以类质同象形式取代砷酸铁晶格中的铁形成砷酸铜类复杂化合物。Zn~(2+)质量浓度的增加促进了Fe~(2+)/SO_4~(2-)离子对的氧化,使Fe~(3+)更易达到过饱和状态,导致亚稳态铁矾物相的生成,形成以臭葱石为主并伴有微量铁矾和碱式硫酸铁的聚合体。当初始Zn~(2+)质量浓度为20 g/L时,沉砷渣中As,Fe和S的质量分数分别为23.5%,28.5%和3.7%,其中Zn主要以聚合物的形式包覆在臭葱石表面。     

大洋多金属结核与低品位硫化镍矿耦合浸出特性

基于低品位硫化镍矿的还原活性和大洋多金属结核的氧化活性,提出复杂低品位多金属矿的耦合酸浸处理工艺。主要考察Mn与S矿石质量比、硫酸浓度、温度对主金属元素浸出的影响,并采用XRD和SEM-EDS及电化学极化、循环伏安等分析耦合酸浸处理过程中主金属元素的浸出特性。研究结果表明:在最佳条件即Mn与S矿石质量比为0.55、初始硫酸浓度为1.3 mol/L、温度为355 K时,Ni,Mn,Cu,Co和Fe的浸出率分别为96.8%,97.3%,92.2%,97.9%和28.9%;金属硫化物还原MnO_2而溶出结核中Ni,Cu和Co,同时自身被氧化腐蚀成S0,SO_4~(2-)和金属离子而溶解;将Fe以铁矾或氧化矿物形式沉淀在渣相中,选择性浸出Ni,Mn,Cu和Co可行;耦合酸浸工艺利用矿石的氧化还原活性,实现了不同类型的复杂低品位矿石中有价金属的高效提取。     

锰方解石的盐酸浸出及四氧化三锰的制备

对锰方解石的盐酸浸出行为进行研究并采用石灰乳法制备四氧化三锰;采用X线衍射对产品Mn3O4进行表征,考察液固比、催化剂用量、反应温度、浸出时间和搅拌速度等因素对锰浸出率的影响,并从动力学角度分析浸出行为.为了提高产品四氧化三锰的纯度,采用正交实验研究石灰乳浓度为1 mol/L时,Mn2+浓度、反应温度、石灰乳加料速度以及反应陈化时间对氢氧化锰纯度的影响.研究结果表明:锰浸出率随温度和搅拌速度的增大而增大;催化剂可在一定程度上缩短反应时间;锰方解石矿的浸出过程为扩散-化学反应混合控制过程;当氯化锰浓度为0.5 mol/L,反应温度为80℃,陈化时间为4h,加料速度为6 mL/min时,氢氧化锰中锰质量分数可达60％以上,最终产品四氧化三锰中锰质量分数为70.42％.     

活化焙烧强化盐酸浸出红土矿的镍

通过X线衍射、红外光谱、差热、扫描电镜和液氮吸附等方法考察活化焙烧对红土矿矿相结构变化和有价金属浸出的影响。研究结果表明:该矿在277℃左右发生了针铁矿脱水转变为赤铁矿,在610℃发生蛇纹石去羟基化作用,该结果与通过XRD表征的在不同温度下进行焙烧的矿石中主要矿相的晶型转变结果一致;矿物在300℃焙烧时,比表面积为21.04 m2/g,在610℃焙烧时,比表面积为26.45 m2/g,比原矿的比表面积16.03 m2/g有较大提高,有助于后续的浸出过程;在300℃焙烧后,矿样浸出可以获得最大的镍浸出率,达93%,而铁的浸出减少,进一步升高焙烧温度不利于有价金属镍的浸出。     

锰矿浸渣中可溶锰离子的稳定化处理研究

为了解决日益严重的锰矿浸渣污染问题,采用在锰矿浸渣中添加硅酸钠为固化剂,研究锰矿浸渣中可溶锰离子的稳定化效果。通过正交实验和单因素实验,考察了反应温度、反应时间、液固比、p H值、硅酸钠添加量等因素对可溶锰离子稳定化效果的影响。结果表明:硅酸钠的用量对可溶锰离子稳定化效果的影响最大,较适宜的稳定化条件为:反应温度30℃,反应时间15 min,液固比5∶1,p H值8,硅酸钠用量0.5 g。在此条件下,20.00 g锰矿浸渣中的可溶锰离子固化率达96.80%,通过浸出毒性测试得到滤液中锰残余浓度为0.99 mg/L,完全符合GB8978-96《污水综合排放标准》。     

由氢氧化铬渣制取工业氧化铬产品的工艺

针对氢氧化铬渣进行了无害化处理研究,考察了Na OH质量浓度、液固质量比、浸出温度、搅拌速率、浸出时间等条件对铬渣中Al的脱除率的影响.实验结果显示,在温度为100℃、Na OH质量浓度为150 g/L、液固质量比为7∶1、搅拌速率为400 r/min、浸出时间为3.5 h的条件下,铬渣中Al的浸出率可以达到92.69%.碱浸渣水洗脱碱后,在950℃条件下煅烧90 min,最终得到的产品中氧化铬的含量可达到97.23%,经过CIE L*a*b*表色体系测定,由铬渣制取的氧化铬产品偏绿,适用于工业用途.     

Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣的热力学分析

采用Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣,分析该体系的反应热力学,并通过实验研究不同浸出剂对铬渣中Cr(Ⅵ)浸出的影响.研究结果表明:在75℃,当6.6＜pH＜10.8且c(CO32)＞1.55×106mol/L时,体系处于碳酸钙的稳定区,铬酸钙、水榴石、水铝钙石及钙铁石可被分解而释放出其中的Cr(Ⅵ),而水滑石难以被分解;在温度为80℃,碳酸钠质量浓度为120g/L,液固比为15,CO2体积分数为5%,时间为24 h的条件下处理铬渣,得到的渣经湿磨后再用此体系二次浸出,最终铬渣中Cr(Ⅵ)的质量分数降至0.13%,Cr(Ⅵ)的浸出率达到85%;毒性实验浸出液中Cr(Ⅵ)和总Cr质量浓度分别为1.21 mg/L和1.51 mg/L,均远低于HJ/T 301-2007中规定的限值,符合一般工业固体废物填埋的标准;含Cr(Ⅵ)的主要物相钙铁石、水铝钙石的质量分数明显降低且没有铬酸钙生成,这与热力学分析结果基本一致.     

新鲜电解锰渣和长期堆存渣的矿物成分和毒性特征的差异分析

以电解锰渣为研究对象,对比分析了新鲜电解锰渣和长期堆存渣的重金属含量、矿物成分、浸出毒性等的特征和差异。结果表明:新鲜渣中Mn的含量高于堆存渣。两种渣的矿物成分主要包括SiO_2、含不同结晶水的硫酸钙以及铵盐、锰盐等。堆存渣与新鲜渣的矿物成分相比,不含FeS_2、MnSO_4·H_2O、(NH_4)_2SO_4等矿物;电解锰渣浸出液中毒性污染物主要是Mn和NH_4~+-N。堆存渣中Mn和NH_4~+-N的含量、浸出量均低于新鲜渣,说明在电解锰渣堆存过程中,Mn、NH_4~+-N不断从渣中溶出。电解锰渣渗滤液中Mn和NH_4~+-N的含量分别为1 776.8mg/L、1 225.8mg/L,分别是污水排放标准GB8978-2002的355倍、49倍。该研究为电解锰渣无害化处置提供参考。     

广东大宝山AMD中铁离子、次生矿物组合与重金属元素分布的关系探讨

以广东大宝山尾矿库酸性矿山废水(AMD)的水体及其沉积物为研究对象,在槽对坑、铁龙尾矿库的11个采样点进行采样,对水样进行重金属离子含量测定,对沉积物进行物相分析和形貌观测,以探讨铁离子、次生矿物组合与其他重金属元素分布的关系。结果表明:大宝山AMD水体的总铁(TFe)质量浓度介于0.135 3～5.615 4 mg/L,Fe(Ⅲ)/TFe的比值大多高达90%左右,氧化还原电位(Eh)也多数在400～600 mV,属于高度氧化环境。水体Fe(Ⅲ)含量与pH值呈负相关关系,与Eh值呈正相关关系。槽对坑AMD水体Fe(Ⅲ)含量与Mn、Cu、Pb、Zn含量呈正相关,而与其沉积物的Mn、Pb、Zn、Cu含量具有明显的负相关。AMD沉积物中常见含铁次生矿物以铁羟基氧化物和铁羟基硫酸盐矿物为主,如黄钾铁矾、施威特曼石、针铁矿和其他矾类矿物。黄钾铁矾、针绿矾在pH较低(3.00)、Fe(Ⅲ)含量较高(3.955 mg/L)时形成;施威特曼石在水体pH相对较高(3.00～4.00)、Fe(Ⅲ)含量相对较低(1.610 mg/L)时形成;针铁矿和其他矾类次生矿物在所研究的水体pH(2.58～3.72)和Fe(Ⅲ)(0.1580～4.564 3 mg/L)变化范围内均可以形成。不同pH和铁离子条件形成不同的含铁次生矿物组合,对重金属元素的吸附和共沉淀作用,导致重金属元素在水体及其沉积物的分布差异。     

氧化锌烟尘浸出液中锗的分离富集

针对单宁沉锗工艺中存在单宁引入影响锌电解和单宁消耗量大导致工艺成本高的问题,开展中和沉淀-浸出富集锗研究,替代单宁沉锗达到富集锗的目的。以氧化锌烟尘浸出液为原料、工业氧化锌烟尘为中和剂,考察时间、pH、温度对中和沉淀效果影响,研究中和沉淀过程中锗、铁、砷、硅元素行为规律,同时考察中和渣浸出效果。研究结果表明：经两段逆流中和沉淀,一段温度为45℃、中和时间为2 h、pH=4.0～4.5,二段温度为45℃、中和时间为1.5 h、通氧量为60 L/h、pH=5.0～5.2,一段中和渣含锗1.13%,二段沉锗后液中锗质量浓度为1.98 mg/L,锗、铁、砷和硅的沉淀率分别为99.08%、26.72%、99.12%和95.36%,沉锗后液可直接返回锌冶炼系统。将中和渣经氧压-常压浸出后,氧压浸出渣中锗含量为3 148.9 g/t,浸出液锗质量浓度为1.72 g/L,锗、铁、砷和硅的浸出率分别为85.86%、25.46%、68.33%和11.39%。氧压浸出渣再经常压浸出后,常压浸出渣中锗含量为1884.9g/t,浸出液中锗质量浓度为331.1 mg/L,锗浸出率提升至95.96%,在富集锗的同时...     

废旧NCM523型锂离子电池正极材料中镍和钴的回收

废旧NCM523型锂离子电池正极材料中含有价金属元素Ni和Co等,必须对其进行回收.用H2 SO4和H2 O2浸出正极活性物质中的Ni和Co,再用KMnO4除去浸出液中的Mn,最后用"水热煅烧法"制NiCoO2材料.分析了各因素对金属浸出率的影响,在H2 SO4浓度2.5 mol/L、H2 O2体积分数10％、浸出温度80℃、浸出时间80 min和固液比1:14 g/mL的条件下,Ni、Co、Mn的浸出率分别为94.03％、99.56％、14.97％,通过Ni、Co的选择性浸出实现Ni、Co与Mn的初步分离;以KMnO4作为氧化剂,浸出液中Mn离子的浓度可降至0.45 mmol/L以下;以聚乙二醇2000作表面活性剂,草酸作沉淀剂,在160℃水热合成、400℃煅烧后可从浸出净化液中制备出形貌均匀的链状NiCoO2材料.初步实现了废旧电池正极材料中有价金属Ni和Co的回收利用.     

煤掺量对焙烧铁矾渣中硫物相和含量的影响

在含石膏铁矾渣中掺入不同质量分数的煤粉,用球磨机将两者混合均匀,在不同温度下焙烧,以探究煤掺量对焙烧含石膏铁矾渣中硫的物相和含量的影响。研究表明:在不同焙烧温度下,煤掺量不超过20%时,S含量随温度升高呈下降趋势;煤掺量为15%时的含石膏铁矾渣,在1 000℃焙烧2 h后Fe含量最高(为26.51%),S含量最低(为4.59%),S的物相主要为CaSO_4和CaS;将其烧渣研磨后过100目筛,水洗后测得该渣中S含量减少至2.13%。通过探究煤掺量对铁矾渣中硫物相和含量的影响,为炼锌厂资源化利用铁矾渣提供了新思路。     

锌皮还原同槽电解法处理废干电池工艺研究

采用废旧干电池中的锌皮还原电芯中的高价锰为二价锰,并通过同槽电解的方法,阴极得到金属锌,阳极得到二氧化锰,实现高附加值、低成本综合回收利用废旧锌锰电池的目的.最佳工艺条件为:pH值3.0~4.0,阳极电流密度0.6~0.8 A/dm2,阴极电流密度0.9~1.2 A/dm2,电解温度80~85℃,Zn2 质量浓度60~70 g/L,Mn2 质量浓度30~50 g/L,可使阴、阳极的电流效率均达到90%左右.     

硼镁石真空铝热炼镁还原渣提取高白氢氧化铝

以煅烧硼镁石为原料真空铝热还原炼镁得到的还原渣中富含12CaO·7Al2O3,该还原渣可通过氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液溶出得到铝酸钠溶液和富硼料,铝酸钠溶液通过碳酸化分解可制备氢氧化铝.以硼镁石铝热炼镁所得还原渣为原料,研究了溶出温度、时间、碳酸钠及氢氧化钠质量浓度对氧化铝溶出率的影响,并对碳分产物进行性能研究.结果表明,在氢氧化钠质量浓度12g/L,碳碱质量浓度210g/L,溶出时间120min,溶出温度95℃,液固比为6的条件下,炼镁还原渣中氧化铝的溶出率为8521%.氢氧化铝产品为α-Al(OH)3,白度大于98,SEM显示其晶粒小于1μm.