钛白废酸无焙烧直接浸出提钒短流程新工艺及装备研究

钒钛磁铁矿是我国主要提钒资源,广泛地分布于我国的攀枝花、承德地区。以钠化焙烧—水浸为代表的焙烧浸出工艺存在着污染环境、金属回收率不高的问题,目前正被逐步改进。据统计每生产1 t钛白粉就会排出20%的废酸8~10 t,而中国钛白行业年产废硫酸达到600万吨,直接排放将造成严重的环境污染。该报告围绕无焙烧直接加压酸浸提钒技术中的直接加压酸浸、浸出液中有价元素分离、新型加压连续浸出反应器研发、系统内物流循环与利用、浸出渣的综合利用、工艺放大等研究内容进行,通过相关研究取得以下成果:(1)研究并对比了无焙烧常压酸浸、无盐氧化焙烧常压酸浸、无焙烧氧压酸浸3种提钒过程的现象,结果表明:相比无焙烧常压酸浸、无盐氧化焙烧常压酸浸等2个工艺,明显地具有反应快速、高效的特点。(2)采用硫酸体系加压浸出四川攀枝花地区的转炉钒渣,矿物学表明,转炉钒渣中的主要物相为尖晶石相、钛铁矿相以及铁橄榄石。加压浸出过程中,铁橄榄石和尖晶石相逐渐分解,钒、铁被浸出进入浸出液,部分未反应的钛、硅相在浸出渣中富集。(3)对该技术核心加压酸浸过程进行了放大实验研究,对实验室研究结果进行了验证,放大实验研究结果表明:钒的浸出率随着初始酸度的增加而增加,随着液固比的增大而增大。在加压温度150℃,硫酸浓度300 g/L,搅拌转速300 rpm,浸出时间90 min,液固比8∶1的条件下,钒的浸出率可达到99.10%。(4)提钒酸浸液萃取最优工艺条件为:常温,还原剂用量20 g/L、浸出液p H=2.0、有机相组成为20%P2O4,5%TBP,75%磺化煤油、相比(O/A)=1∶1、震荡时间5 min,钒的一级萃取率达到74.49%,Fe的萃取率仅为1.92%。在最优条件下,进行4级错流萃取,钒的总萃取率可达97.89%。以硫酸为反萃液进行反萃,其最优工艺条件为:反萃时间t=4 min、反萃液浓度200 g/L、反萃相比(O/A)=1∶1时,钒的反萃率达到98%以上。     

复杂钪精矿碱熔合焙烧-水解-盐酸浸出工艺分离钪

川西含钪精矿含钪为189.80g/t,主要含钪的载体矿物为绿泥石、蒙脱石、滑石和角闪石,且铁、钙、镁等元素的含量较高,钪的分离难度较大。采用碱熔合—水解—盐酸浸出工艺分离川西含钪精矿中的钪,结果表明:在焙烧温度650℃、焙烧时间15min、碳酸氢钠用量100%、盐酸用量15%、浸出时间75min、浸出温度45℃、液固比为1.5∶1的工艺条件下,获得了钪浸出率99.56%的钪分离指标。浸出渣的化学成分、形貌及能谱分析显示:浸出渣中主要的成分为硅、铝、镁、钪,且钪的含量较低为4.32g/t,浸出渣的扫描电镜分析图谱中没有明显的Sc谱线峰值,这也说明绝大部分钪被溶解进入液相,从理论上验证了钪精矿采用碱熔合焙烧-水解-盐酸浸出工艺分离钪的可行性。     

粉煤灰酸浸提铝试验条件的优化

 为优化酸浸法从粉煤灰中提取氧化铝的试验条件,提高酸溶过程浸出率,降低氟化物掺量,采用正交试验,对影响浸出率的各种因素进行研究。通过优化试验条件,提高铝的浸出率,大大降低环境污染。当溶出温度达沸腾硫酸浓度为12 mol/L固液比为1：3溶出时间为120 min、KF 和粉煤灰的质量比为4：100 时,铝的浸出率可达91.2%。在没有降低浸出率的前提下,有毒氟化物的掺量约减少一半。     

含铬污泥中铬、铁分离研究

采用硫酸浸出了含铬废水处理污泥，采用磷酸萃取剂分离溶液中的铁，考察了主要的工艺条件。实验结果表明：硫酸溶液可用来浸出含铬污泥，固液比l：20，温度50℃的条件下获得最佳浸出效果，铬浸出率接近100％。磷酸萃取剂可以用来萃取分离铁，适宜的浸出液pH值为1．5左右。在反应时间12h、有机相与水相比为2：l、萃取剂占有机相比例为40％的条件下，可获得最佳分离效果。     

助溶酸浸硫铁矿烧渣的研究

采用常压下助溶酸浸的方法对提取硫铁矿烧渣中的铁进行了研究,得到硫铁矿烧渣中铁浸出率的影响因素及规律。结果表明,影响铁浸出率的主要因素为硫酸浓度、反应时间和温度、硫酸用量系数、助溶剂用量及热水用量;当硫酸用量系数为1.05、硫酸浓度为65%-70%、反应温度为125℃、反应时间为3-4 h、助溶剂用量为烧渣量的16%-20%、热水用量为烧渣量的1倍或1.8倍时,铁的浸出率可达95%以上。     

湿法炼锌浸出渣的处理

研究了常规搅拌浸出及机械活化浸出方式下，温度、酸度及浸出时间等对锌焙砂酸浸渣中锌、铁浸出率的影响，考查了铁酸锌的浸出行为．试验结果表明，提高温度及酸度有利于酸浸渣中锌的浸出；机械活化浸出可明显改善铁酸锌的浸出行为，提高锌的浸出率，并改善锌、铁选择性浸出分离的效果，相同条件下，锌的浸出率可比常规搅拌浸出提高１６％～２５％．     

某砂岩型铀矿床矿石酸法柱浸试验研究

为论证某砂岩铀矿铀浸出工艺,并获得浸铀试验工艺参数,设置了19组柱浸试验,选择其中4组作为试验研究主体,研究在0.2 g/L KMnO_4条件下,不同酸度条件铀浸出性能。试验结果表明,随着溶浸液硫酸浓度的增高,浸出液平均铀浓度及最高铀浓度明显增高,在加氧化剂(KMnO_4)条件下,浸铀速度快,铀浸出率可达90%以上,该矿床适合酸法浸出工艺。研究结果对确定该矿床酸法地浸工艺参数具有参考价值。     

含钒石煤矿高效清洁提取五氧化二钒

该研究采用XRD、SEM、BES、TG-DTG等检测手段,对多个地区(四川、贵州、甘肃、湖南)的含钒石煤进行了矿物学研究。研究表明,石煤中的主要矿物为石英、云母、粘土;各地石煤矿的化学成分、钒赋存状态、不同价态钒的分布差异较大,但钒主要赋存于铝硅酸盐矿物中。采用常压强化浸出工艺,对多个地区石煤进行了提取钒的工艺技术研究。结果表明,湖南、贵州、四川、甘肃等地石煤矿中钒浸出率可达80%、82%、62%、55%以上,含氟离子助浸剂的加入有利于含钒矿物的强化离解;钒浸出率与碳质成分的含量及二氧化硅含量有关。废酸回收率达到83%以上,钒离子和铁离子截留率分别达到93%~95%和92%~94%;钒萃取率和反萃率分别达60%和70%以上。酸浸渣用于制备建筑用陶粒和砖,产品达到优等品的等级要求。开展了日处理100kg含钒石煤矿连续浸出—连续萃取/反萃—精钒制备扩大实验,钒浸出率可达82%~83%,重现了小试结果;8级逆流萃取/反萃后,钒回收率达96.3%;产品五氧化二钒纯度为99.01%;全流程钒直收率达80%以上。研究了U、Th、Ra、K等4种放射性核素在全流程的走向及分布。结果表明,石煤中93.06%的U进入溶液。而经过萃取反萃后,98%左右的U在贫有机相中富集;而75%~77%的Th、Ra、K三种放射性核素在浸出过程中滞留于渣相中,在后续萃取/反萃过程中的分布与U是一致的。常压强化浸出—萃取工艺为实现石煤资源的高效清洁利用提供了一条可行的技术路线。     

焙烧-浸出法分离回收白合金中的有价金属

白合金是铜钴矿冶炼过程的中间产物,存在大量钴、铜、铁金属元素,其中酸性溶液中的铁、钴分离是白合金湿法回收的难点之一。采用焙烧-浸出法分离回收白合金酸浸生成的硫酸铁-硫酸钴混合溶液。通过设计单因素实验探索最佳工艺条件,采用X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)研究白合金有价金属分离过程中的物相变化。研究结果表明：在硫酸浓度为1.9 mol/L、浸出温度为90℃、浸出时间为60 min和液固比为5:1 (L/g)的最佳条件下,白合金中钴和铁的浸出率达到91.78%和98.67%,而铜在硫酸溶液中保持稳定的斜方蓝辉铜矿结构残留在滤渣(含铜渣)中;随后将滤液浓缩结晶得到水合硫酸铁-硫酸钴混合晶体,并在600℃下焙烧,使硫酸铁热分解成难溶于水的氧化铁,而硫酸钴保持稳定,经水溶浸出后测得钴、铁浸出率为98.5%和0.1%,达到理想分离效果;最后将含铜渣在450℃下焙烧,形成硫酸铜-氧化铜化合物,经过酸浸可完全回收有价金属铜。     

赞比亚低品位难处理铜钴矿湿法冶金新工艺

以赞比亚某低品位难处理铜钴矿石为研究样本,采用全湿法冶金方法,开展新工艺研究.研究可知:矿石Cu,Co和S质量分数分别为1.270%,0.071%,0.022%.矿石中铜矿物主要为假孔雀石和少量的孔雀石.钴矿物主要为钴锰矿和水钴矿,在褐铁矿和黑云母晶体中有少量铜、钴,矿石中铜钴元素赋存状态极其复杂.最佳的浸出条件为粒度小于74μm的矿粒所占比例70%、浸出温度65℃、浸出时间4 h、矿浆质量分数30%、硫酸加入量55 kg·t-1.该条件下铜浸出率可达74.34%左右,钴浸出率可达43.32%左右.充分利用萃余液中的硫酸可降低酸耗,硫酸用量减少20%以上.在搅拌浸出过程中加入适量还原剂Na_2SO_3或FeSO_4,可将钴的浸出率从43%提高到78%.     

台车水平刚度对开合屋盖结构动力性能的影响

以国家网球场“钻石球场”开合屋盖结构为分析对象,采用通用有限元软件SAP2000对比研究了台车水平刚度对开合屋盖结构自振特性及地震响应的影响.研究结果表明:随着台车水平刚度的不断减小,结构自振周期不断增大,开合屋盖结构轨道梁的横向及竖向位移也相应减小.此外,台车水平刚度的变化对结构固定屋盖及活动屋盖杆件的轴力均会造成影响,且对固定屋盖杆件轴向力影响较为明显.因此,在对此类结构进行设计及施工过程中应该充分考虑台车水平刚度的影响.     

基于有限元技术的传统木结构关键构造节点的性能研究与分析

中国古代木结构关键节点有大屋顶和柱头的榫卯连接等,为研究其对结构整体性能的作用,使用贴近分析木结构需要的有限元软件ABAQUS,根据木结构营造法式,构建包含台基层、柱架层、铺作层的大木作结构模型,采用了合理的网格划分措施用于研究在水平往复载荷和地震波作用下结构能的耗散和刚度变化。通过控制结构上覆的用来模拟屋架层的竖向荷载大小,得到结构不同竖向荷载时在往复加载下的滞回曲线、骨架曲线,表明一定程度上,木结构的大屋顶质量越大,耗能越可观,且结构整体刚度越大;结构刚度随水平力的增大出现恒量、刚度退化、刚度崩溃的变化阶段。通过结构静力推覆实验,得到柱头榫卯连接的破坏机理,表明古建木构架的修缮关键应加强节点处榫卯连接。通过分析节点的破坏方式,找出结构的薄弱部分,能为结构检测提供依据,并指导古建木结构的加固改造工作。     

奥运会主体育场开合部分结构设计探讨

开合结构等新型空间结构体现了现代空间结构的技术含量,建筑方案独特新颖的2008年奥运会主会场中部将采用这种结构.在研究了开合结构技术特点的基础上对体育场结构方案提出了采用轨道平移方式的建议,通过对方案进行初步设计计算,论证了此方案的可行性,得出的一些结论可供设计单位参考.     

巨型网格开合屋盖静力与稳定性能研究

依据开合方式的选择原则并结合巨型网格结构的特点,提出了水平开合方式的巨型网格开合屋盖,并对结构组成、布置及开合机构系统设置等进行详细研究;分别采用整体协同和单独分析法对开合屋盖轨道的变形规律进行分析,结果表明不同分析方法的轨道变形规律基本一致.另外对开合屋盖进行了详细的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,发现该结构的临界荷载是设计荷载的15倍以上,表明巨型网格开合屋盖的具有很好的稳定性能力.     

杭州黄龙体育中心网球馆可开启屋盖的风洞试验

杭州黄龙体育中心网球馆屋盖属于可开启结构,部分屋盖可沿平行轨道滑动,结合该主体结构的抗风设计要求制作1∶100的刚性模型,进行了结构表面平均风压和脉动风压分布的风洞试验.分析了在不同风向角时关闭和开启屋盖状况下的风压分布.为了便于结构设计,根据实际情况对屋面进行分区并给出相应的分区风压数据,并依据各风向角下的风压分布特征,得出整体结构的抗风设计依据值.     

大跨屋盖风压场的本征正交分解与重构适应性研究

对3类典型屋盖(封闭式方形平屋盖、封闭式曲面屋盖和开合式曲面屋盖)进行了刚性模型风洞测压试验,分析了典型风向角下的平均及脉动风压系数分布.利用POD方法对3类屋盖的风压场进行了分解,并对平屋盖风压场进行了POD重建.结果表明:斜风向封闭式平屋盖的POD分解性能最优,开合式曲面屋盖次之,封闭式曲面屋盖最差.3类屋盖的第1...     

受腐蚀钢筋混凝土结构性能的研究

钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的首要因素，国内外对受腐蚀钢筋混凝土结构的性能已经做了一些研究，本文简介了这方面研究的现状，其中包括研究的方法，受腐蚀钢筋混凝土结构的抗弯性能，抗剪性能，钢筋和混凝土的粘结性能，使用荷载伤作用下的性能和动力性能，并对需要重点加强研究的方面提出了建议，指出目前对受腐蚀钢筋混凝土结构抗剪性能和动力性能的研究仍然极少，特别是对受腐蚀钢筋混凝土结构疲劳性能的研究几乎还是空白，因此建议今后加强这些方面的研究。     

带非全埋地下室高层建筑的弹性时程分析

本文采用土弹簧的模型模拟回填土对于高层建筑地下室的约束,并运用有限元分析软件ETABS对带有全埋地下室的高层建筑与带有一面开敞的非全埋地下室的高层建筑进行弹性时程对比分析。研究得出,地下室外墙为结构底部提供较大侧移刚度,地下室四周土体对地下室的位移产生约束并抵消一部分水平地震力,两种对比模型的地下室顶板处位移均较小,地下室顶板可以作为嵌固端。     

多层住宅钢框架结构体系在几种主要荷载作用下的性能特点

多层钢结构住宅体系具有抗震性能好、施工速度快、环保等诸多优点,是目前国家大力提倡的一种住宅结构体系。本文以工程实例计算说明了这种体系结构自振周期和变形的特点,及在风和地震作用下其控制荷载的规律,这些结果为钢结构住宅的推广和应用提供了一个较好的基础。     

内置柱间支撑泡沫混凝土墙板抗侧性能研究

基于柱间支撑和泡沫混凝土的优点,提出了一种可用于结构受力的内置柱间支撑泡沫混凝土墙板。为研究该类墙板的抗侧性能,采用通用有限元分析软件建立了该类墙板的数值分析模型,通过对比分析,验证了有限元分析模型参数选取的有效性。在此基础上,分析了该类墙板的泡沫混凝土强度、钢材材质、支撑截面厚度等参数变化对结构抗侧性能的影响。采用叠加原理,推导了该类墙板的抗侧刚度和抗剪承载力计算公式,并与有限元分析结果进行了比较。研究结果表明：该墙板具有较大的水平抗侧刚度,能极大的改善钢框架结构的抗侧性能,其抗侧刚度和抗剪承载力近似计算方法具有较高的计算精度,可适用于该类墙板的工程应用。