FeO-CaO-SiO_2-Al_2O_3-ZnO-PbO-Cl体系中Zn、Pb氯化物饱和蒸气压的测定

采用气流携带法对FeO-CaO-SiO2-Al2O3-ZnO-PbO-Cl体系中Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压进行测定,并对温度、渣成分、Cl含量等影响因素进行了分析.结果表明,温度为970～1 030 K条件下FeO-CaO-SiO2-Al2O3-ZnO-PbO-Cl体系中Zn、Pb氯化物饱和蒸气压均随着温度的升高而增加,且Pb氯化物蒸气压值的对数与温度的倒数之间呈较好的线性关系.碱度、FeO含量均对Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压影响很大,低碱度可提高Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压,高FeO含量虽可增加ZnCl2饱和蒸气压,却降低了Pb氯化物的饱和蒸气压.Cl含量越高,该体系中Zn、Pb氯化物的饱和蒸气压越大.     

焚烧飞灰热处理过程中重金属挥发特性研究

采用可控硅温控模式(708P)的高温熔融管式电炉,在650～1 350 ℃研究了热处理温度、时间以及载气种类(空气/氮气)对垃圾焚烧飞灰中重金属Pb,Cu,Cd和Zn挥发特性的影响,同时收集二次飞灰(凝结的挥发物及烟尘)并对其成分和物相进行了分析.结果发现:温度和时间对重金属挥发影响最为明显;在650～1 350 ℃,重金属Pb,Cd,Cu和Zn的挥发率均随着温度升高而增大,其挥发率从大到小依次为Pb,Cd,Cu,Zn,挥发率最大值出现在1 150～1 320 ℃的范围内;X射线衍射仪和X荧光光谱仪分析表明,二次飞灰成分以NaCl和KCl为主,重金属Pb以双金属氯化物KPb2Cl5形式挥发.     

温度对污泥流化床焚烧飞灰重金属迁移的影响

通过在城市污泥流化床焚烧炉炉膛出口及对流受热面处进行高温飞灰在线取样,以及对布袋除尘器飞灰在水平管式炉上进行不同温度下的煅烧试验,研究温度对焚烧飞灰中Cr,Mn,Ni,Cu,Zn,As,Cd和Pb8种重金属迁移富集特性的影响.试验结果表明,飞灰的主要化学成分为Si O2,Fe2O3,Ca O,Al2O3和P2O5.在流化床焚烧温度范围内,Mn,Cu,Cr,Ni和Zn没有经历挥发-冷凝,主要通过夹带富集于飞灰颗粒,它们在尾部烟道不同温度区域飞灰颗粒上的富集程度相当;在炉膛内挥发的Cd,As及其化合物在500~700℃和500~800℃之间大量富集于飞灰颗粒.Pb在焚烧炉内因生成氧化铅和铅酸盐等比较稳定的化合物而少量挥发.Zn的化合物与飞灰基体中的化合物发生反应,生成硅酸锌和铝酸锌等稳定的化合物,在一定程度上阻止Zn的挥发.     

冶金矿渣铅锌铁镍及稀贵金属回收利用研究及示范

该课题针对冶金矿渣多元素共生且复杂难选的特点,通过自主创新和技术集成,开发出高效新工艺、新药剂、新设备,解决其铅锌铁镍和稀贵金属等有价元素回收率低、精矿中杂质含量高等技术难题。对该冶金矿渣进行了五个专题的详细试验研究:(1)冶金矿渣工艺矿物学研究方面,对原渣、中间产品以及最终产品的物相和形态进行了深入研究,明确了不同矿渣试验前后的变化和差异,并对后续的试验进行很好的理论指导。(2)高炉瓦斯灰泥方面,通过还原焙烧、铅锌挥发、阶段磨矿、磁选选铁、湿法分离铅锌工艺,获得了品位为65.18%,回收率为76.06%且铅、锌分别为0.176%和0.078%的铁精矿和品位为79.54%回收率为94.99%的Zn O产品以及品位为33.56%,回收率为94.86%的粗铅产品,各项指标达到任务书中规定的指标。(3)黄铁矿烧渣方面,对黄铁矿烧渣进行了工艺矿物学、氰化浸金、吸附、锌粉置换、选铁等试验研究,得出了最佳工艺条件。最佳条件下,可获得金浸出率在78%左右;碳吸附率可达到97%~99%,金的置换率可达到99%以上。原渣细筛—重选—磨矿—重选—脱泥—浮选流程,当获得精矿铁品位为62.02%时铁回收率为63.98%,当精矿铁品位为61.67%时铁回收率为70.20%。(4)镍铜冶炼渣方面,通过实验室试验研究,形成了镍渣深度还原—磁选提铁技术。在优化的最佳条件下所得铁精矿铁品位为92.07%,铁回收率为90.45%,镍回收率为62.69%。(5)铅渣方面,在实验室条件下,对三种类型的铅渣进行了工艺矿物学、还原焙烧条件对铅渣中铅、锌、锑挥发的影响研究,得出了最佳的挥发工艺条件。第一种铅渣Zn、Sb、Pb分别为4.35%、1.78%和0.739%,在最佳条件下,Pb、Zn、Sb的挥发率分别达到90.20%、92.78%和71.32%。第二种铅渣Zn、Sb、Pb分别为4.44%、3.32%和3.71%,在最佳条件下,Pb、Zn、Sb的挥发率分别达到97.39%、99.59%和53.08%。     

城市生活垃圾焚烧底灰熔融处理实验研究

应用XRF对不同粒径的焚烧底灰组成进行了分析,并对底灰试样(用TCLP)以1 100～1 400 ℃的熔融温度进行熔融处理实验、物理特性、微观形貌分析(用SEM)、熔渣重金属分布(用ICP-AES)、浸出毒性测定等研究.研究结果表明:焚烧底灰中主要组成为SiO2,CaO,Al2O3,Fe2O3;颗粒尺寸在1.0～19.0 mm范围内的占79.7%;熔融试样的密度、吸水率和孔隙率均随熔融温度的升高而减小,减容比和硬度均随着熔融温度的升高而升高;在熔融温度高于1 300 ℃时,试样达到较好的熔融效果;熔融体物相发生变化对重金属浸出率影响显著,挥发性重金属Cd和Pb以气态形式被收集,Zn,Cr,Ni则固溶在熔渣中,而Zn,Cr,Pb,Cu,Cd等重金属浸出率均明显降低.     

不同氧燃烧方式下污泥中重金属的形态转化特征

采用化学热力学平衡分析方法,应用真实污泥实测数据预测污泥在氧化氛围和还原氛围焚烧过程中6种重金属(Pb,Ni,Mn,Cr,Zn和Cu)的迁移和转化特征.计算中考虑重金属和Cl化物的相互作用,也考虑重金属与S化物之间的相互作用.研究结果表明:重金属Pb,Zn,Cu和Ni在较低的焚烧温度下都是以固态金属氧化物为主;随着温度的升高,金属氧化物继续与氧结合,在较高温条件下以其气态金属单质或者低价气态金属氧化物形式挥发;Mn和Cr在整个焚烧体系中以固态存在不易挥发而残留在焚烧底渣中;在有Cl化物的焚烧体系中,Pb,Cu和Zn都有其气态金属氯化物形成,而未见到气态Ni,Mn和Cr的氯化物生成,表明污泥焚烧中Cl化物对Pb的挥发性影响最大,其次是Cu和Zn,而Ni,Mn和Cr基本不受Cl化物的影响;在有S化物的焚烧体系中,低温阶段重金属易与S化物结合形成固态金属的硫酸盐,拟制了金属的挥发特性;在高温阶段,金属的形态转化基本不受S化物的影响.焚烧体系中的Cl化物和S化物对重金属形态迁移转化影响差别较大,S化物在低温阶段有助于拟制金属的挥发特性,除Cr和Mn外,Cl化物的存在加速了金属的挥发,从而可根据污泥在不同焚烧温度下不同的产物形态对重金属的污染进行控制.     

城市生活垃圾焚烧中铅形态转化的热力学平衡

采用热力学平衡计算方法,研究城市生活垃圾焚烧过程中焚烧温度、S,Cl以及空气过量系数等影响因素间的交互作用对Pb的形态转化的影响,并考察不同焚烧工况下,CaO和SiO_2对焚烧中Pb的吸附效果。研究结果表明:不同焚烧气氛下S和Cl对焚烧中Pb的形态转化特性影响较大;在氧化性气氛下,S可抑制焚烧中Pb的挥发,Cl可促进Pb的挥发;在还原性气氛下,S和Cl均能较好地促进Pb的挥发。焚烧中S与Pb的亲和性比Cl与Pb的亲和性强;Na与S,Cl的亲和性比Pb的好,Na在一定程度上抑制了S和Cl对Pb作用。CaO对Pb的吸附效果较差,但可有效地减弱S和Cl对Pb的影响;SiO_2可在较大的温度范围内有效吸附焚烧中的Pb,垃圾中的Cl会降低SiO_2的吸附效果,S对SiO_2的吸附效果影响不大。     

CaO-SiO_2-FeO-Cl体系中Zn、Pb挥发物的热力学研究

应用FactSage热力学软件对不同温度下的FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb挥发行为进行分析,采用气流携带法对FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb挥发物的饱和蒸气压进行测定,并通过试验分析了温度对其体系中Zn、Pb挥发率的影响.结果表明,温度为970～1 030 K条件下FeO-CaO-SiO2-Cl体系中Zn、Pb主要以氯化物形式存在,氯化物的饱和蒸气压均随着温度的升高而增加,且lnP～1/T呈较好的线性关系,其体系中Zn、Pb挥发率亦随着温度的升高而增加.     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化.结果表明: 单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中.经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素.分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为: 水洗(水灰比为3∶1)+10% H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1).XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物.SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律.     

高铅渣物理化学性能测定的偏差规律

为探明造成高铅渣物理化学性能测定中实际值与理论值偏差的原因,本研究配制了Pb O-Fe Ox-Ca OSi O_2-Zn O系渣。利用TG-DSC热重差热分析仪分析了不同组分含量熔渣的失重变化规律,采用FACTSage软件计算炉渣熔点、粘度,并与实验测定结果进行了对比,分析了性能偏差规律。研究结果表明,对w(Pb O)=20%~40%的中、高铅渣,熔渣在736~1 450℃时铅的挥发率大约15%~16%;当w(Fe O)/w(Si O_2)设置在1.29~2.05和w(Ca O)/w(Si O_2)=0.40时,实际测定的渣熔点与炉渣挥发后理论熔点之间的偏差(ΔT_(a-vv))介于+34~+190℃,实测粘度与理论粘度偏差(Δη_(a-vv))介于+0.17~0.32 Pa·s;而w(Ca O)/w(Si O_2)=0.80时,ΔTa-vi值较小,介于+3~+92℃,实测值更接近理论值。依据不同熔渣组分在给定温度下的挥发规律以及ΔT_(a-vv)和Δη_(a-vv)偏差结果,可以对给定的初始渣组分的实际熔点及粘度值进行预测,并可根据实测值来预测可能的渣组分。     

贵州开阳白马洞古代炼汞炉渣污染元素地球化学特征

贵州开阳白马洞曾是古代中国朱砂开采冶炼基地,通过对白马洞大量堆积的古代炼汞炉渣、周围岩石及其风化形成的土壤的调查分析研究,发现以黑色岩系为母岩风化形成的土壤中明显富集As、Cd、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Th、U等元素;同时,古代炼汞炉渣中也富集As、Cd、Cs、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Th、U、Zn等多种元素,而且会受到As、Cd、Mo、Ni、Pb、Sb、Th、U、Zn等重金属和放射性元素的污染,其中以As、Sb、U的污染尤为严重。古代炼汞炉渣及当地土壤中的重金属和放射性元素污染在当地已产生负面环境效应,值得关注。     

铅碱性精炼废渣制取三氧化二锑

研究了脆硫锑铅矿精矿与铅碱性精炼废渣同时浸出制取三氧化二锑的工艺流程,得出了浸出、还原、水解、中和等过程的最优工艺条件.该工艺的技术特点是在浸出过程中,铅碱性精炼锑酸钠渣与脆硫锑铅矿精矿互作氧化剂和还原剂.实验结果表明浸出过程中Sb浸出率为94.56%,Pb入渣率为97.43%,很好地实现了Sb与Pb的分离;浸出液经还原后,冲稀水解率达99.55%;经碱液中和,得到的三氧化二锑颜色呈白色,且其化学成分平均含量中,Sb2 O3为97.69%,As为0.0055%,Pb为0.0034%,As和Pb含量低,在用等离子体法制取超细氧化锑时可作为原料.该工艺具有综合利用程度高、环境污染小、易于实现工业化生产等优点,对于铅碱性精炼废渣的资源化利用,消除因其堆存造成的环境污染,具有十分重要的意义.     

FeO-CaO-SiO2-Al2O3渣系中锌及其氯化物的饱和蒸气压测试

利用Knudsen喷射法得到了FeO-CaO-SiO2-Al2O3渣系中Zn及其氯化物的蒸气压,并考察了各因素如温度和渣成分的影响.结果表明:在本实验条件下,金属Zn与ZnCl2蒸气压随温度的升高而升高,且ZnCl2蒸气压的对数与温度的倒数之间呈明显的线性关系;渣碱度对金属Zn与ZnCl2的蒸气压呈完全不同的影响趋势,前者随碱度的增加而升高,而后者则降低;渣中FeO含量升高,能够显著提高金属Zn与ZnCl2的蒸气压.     

Great diversity in stability of perovskite-type oxides studied by electrochemical hydrogen charging

Single crystals of 0.91Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.09PbTiO3,SrTiO3 and BaTiO3,and ceramic pellets of CaCu3Ti4O12 and BiFeO3 have been studied and compared through electrochemical hydrogen charging,in which the oxides were coated with silver electrodes to electrolyze water as the cathode.Great diversity has been observed in the stability of the oxides:0.91Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.09PbTiO3 was quickly decomposed;hydrogen could enter the lattice of the other four oxides,but their properties were influenced at extremely different speeds.Such a great diversity in stability against hydrogen among perovskite-type oxides highlights the importance of reliability study over functional oxides materials.     

鱼台优质稻生产基地土壤地球化学元素调查

对山东省优质稻生产基地鱼台包括pH、水分、有机碳及N、P、F、V、Zn、Co、Mo、Mn、Se、B、Cr、Cd、Cu、Pb、Sb、Hg、As等在内的28种地球化学元素的含量及分布特征进行研究。研究结果表明,鱼台优质稻产区土壤中N、P、K、B、Mo、Mn、Se、Fe等有益元素富集,但As、Cd、Hg、Pb等重金属元素也有明显富集趋势。鱼台地区潮土与淹育水稻土的28种地球化学元素t-检验结果显示,As,B,Co,Cr,F,Mn,V,S,Al2O3,TFe2O3,MgO,CaO含量明显高于潮土,但是SiO2和Na2O的含量却明显低于潮土。淹育水稻土C(org)、水分含量也明显高于潮土。淹育水稻土有酸化现象。     

LF精炼废渣中硫赋存形式的研究

以CaO,SiO2和A12O3为主要原料,分别制备了CaO-A12O3二元和CaO-SiO2-A12O3三元渣样,分析了炉渣通过水冷及随炉冷却时渣中硫的赋存形式.研究结果表明:在12CaO·7A12O3为基体的CaO-A12O3二元渣中,硫在水冷及随炉冷却时主要以11CaO·7A12O3·CaS固溶体的形式存在;在CaO-SiO2-A12O3三元渣中,当A12O3的含量较低时,硫在水冷及随炉冷却时均以CaS的形式存在;当A12O3的含量较高时,硫在水冷时以CaS的形式存在,但在随炉冷却时则以11CaO·7A12O3·CaS固溶体的形式存在.通过改变成分和冷却方式可以控制精炼废渣中硫的赋存形式.     

Corrosion mechanism of magnesia-chromite refractories by ZnO-containing fayalite slags: Effect of funnel glass addition

An efficient approach for lead extraction from waste funnel glass through the lead smelting process has been proposed. To clarify the effect of funnel glass addition on the degradation of magnesia-chromite refractories by ZnO-containing fayalite slag, the corrosion behavior of magnesia-chromite refractories in lead smelting slags with different funnel glass additions from 0 wt% to 40 wt% was tested. Scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy(SEM-EDS) was used to acquire the microstructural information of the worn refractory samples. Experimental results showed that the corrosion of magnesia-chromite refractory consisted predominantly of the dissolution of MgO into slag. ZnO and FeO reacted with periclase and chromite to form(Zn,Fe,Mg)O solid solution and(Zn,Fe,Mg)(Fe,Al,Cr)_2O_4 spinel, respectively. With the addition of funnel glass, the solubility of MgO increased whereas ZnO levels remained stable, thereby resulting in a reduced Mg content and an elevated Zn and Fe content in the(Zn,Fe,Mg)O solid solution and the(Zn,Fe,Mg)(Fe,Al,Cr)_2O_4 spinel. Considering the stability of the(Zn,Fe,Mg)O solid solution layer and the penetration depth of the slag, the optimal funnel glass addition for lead smelting was found to be 20 wt%.     

镁渣对污染土壤中Cd、Pb的稳定化效果研究

以外源添加重金属污染物镉（Cd）、铅（Pb）的酸性黄棕壤为研究对象,考察镁渣对污染土壤中Cd、Pb的稳定化效果。镁渣采用硫酸和磷酸二氢钾两种改性手段进行处理,运用X射线衍射分析仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、比表面积分析仪（BET）、扫描电子显微镜（SEM）等表征手段对改性前后的镁渣进行分析。将镁渣以1%、3%、5%的添加量（质量分数）加入到Cd、Pb污染的土壤中,采用二乙三胺五乙酸（DTPA）浸提法和改进的Community Bureau of Reference（BCR）连续提取法研究镁渣对土壤Cd、Pb生物有效态和赋存形态的影响,为镁渣应用于土壤Cd、Pb的稳定化修复提供理论依据。结果表明：通过改性处理可以显著提高镁渣的比表面积,其中盐改性镁渣比表面积最大为80.65 m²/g。在稳定化实验中,未改性镁渣、酸改性镁渣、盐改性镁渣均可提升土壤pH值,并显著降低土壤中生物有效态Cd、Pb含量。对土壤中Cd、Pb赋存形态进行分析,发现添加未改性镁渣、盐改性镁渣可显著降低酸提取态Cd含量,将酸提取态Cd向可还原态和可氧化态转化;添加盐改性镁渣可显著降低酸提取态和可还原态Pb含量,将酸提取态和可还原态Pb向可氧化态和残渣态转化。添加1%未改性镁渣时,污染土壤中Cd稳定化效果最好,Cd迁移能力最低;添加5%盐改性镁渣时,污染土壤中Pb稳定化效果最好,Pb迁移能力最低。     

Activity coefficients of NiO and CoO in CaO-Al2O3-SiO2 slag and their application to the recycling of Ni-Co-Fe-based end-of-life superalloys via remelting

To design optimal pyrometallurgical processes for nickel and cobalt recycling, and more particularly for the end-of-life process of Ni–Co–Fe-based end-of-life (EoL) superalloys, knowledge of their activity coefficients in slags is essential. In this study, the activity coeffi-cients of NiO and CoO in CaO–Al2O3–SiO2 slag, a candidate slag used for the EoL superalloy remelting process, were measured using gas/slag/metal equilibrium experiments. These activity coefficients were then used to consider the recycling efficiency of nickel and cobalt by remelting EoL superalloys using CaO–Al2O3–SiO2 slag. The activity coefficients of NiO and CoO in CaO–Al2O3–SiO2 slag both show a positive deviation from Raoult’s law, with values that vary from 1 to 5 depending on the change in basicity. The activity coefficients of NiO and CoO peak in the slag with a composition near B = (%CaO)/(%SiO2) = 1, whereB is the basicity. We observed that controlling the slag composition at approximatelyB = 1 effectively reduces the cobalt and nickel oxidation losses and promotes the oxidation removal of iron during the remelting process of EoL superalloys.     

川南地区某硫铁矿废渣堆周边农田土壤重金属污染水平及源解析

为探究硫铁矿区废渣堆对周边农田造成的影响,系统采集了川南某硫铁矿废渣堆及周边农用地土壤样品共61件,测定其重金属（Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg）的含量,分析8种重金属污染水平及空间分布特征,利用相关性和主成分分析对重金属进行源解析,并借助综合生态风险指数、地累积指数等方法评估土壤污染风险水平．结果显示,研究区土壤中Cr、Cu和Cd含量超过国家相应标准,且Cr、Cd、Pb和As的含量明显高于土壤背景值,分别为背景值的1.56、1.40、1.45、2.89倍;Ni、Cu和Zn含量的空间分布相对均匀,而其它5种重金属的空间分布相对集中;矿区周边农田土壤整体处于中等生态风险水平（150相似文献