高铁铝土矿直接还原—溶出工艺

提出了一种以Na2CO3为添加剂、以煤为还原剂的还原分离方法,将原矿中铁的氧化物还原为铁单质粉末通过磁选分离回收,将水铝石矿物转化为铝酸钠溶出分离回收.通过单因素实验考察了还原温度、还原时间、Na2CO3用量和还原剂用量对粉末铁品位、铁回收率和氧化铝溶出率的影响,并用X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等方法研究了反应的过程和机理.通过正交试验优化了实验参数,获得的最优条件为还原温度1150℃,还原时间45 min,Na2CO3用量40.47%,还原剂用量11.9%;在最优条件下,粉末铁品位为95.88%,铁回收率为89.92%,氧化铝溶出率为75.92%.     

高铁铝土矿直接还原-石灰烧结过程及机理研究

探索基于石灰烧结的高铁铝土矿直接还原方案,并借助XRD,SEM和EDS等手段分析直接还原-石灰烧结过程中的矿物转化机理。研究结果表明:在保温过程中,由于生石灰的反应活性较低,原矿中仅有部分氧化铝矿物转化为碱溶性的铝酸钙。在剩余的氧化铝矿物中,高岭石转化为莫来石,一水硬铝石和一水软铝石转化为刚玉;刚玉和莫来石不溶于碱,造成氧化铝损失。由于石灰烧结反应温度与直接还原反应温度之间存在差异,因此,很难同步实现铝、铁矿物的高效转化。最佳条件为:预磨粒度为0.038 mm的铝土矿质量分数为74.95%,石灰用量为19.35%,还原温度为1 400℃,还原时间为60 min,最佳试验指标如下:铁品位T(Fe)为71.01%,铁回收率ε(Fe)为99.5%,氧化铝溶出率ηA为61.58%。     

高铁铝土矿还原过程中的碱耗机理

采用化学分析,XRD,SEM和EDS等方法研究Na2O在产物中的分布及赋存状态,分析影响碱耗的因素和机理,有助于制定合理的工艺条件,降低成本和保护环境。从Na2CO3晶体的结构和能量变化角度研究熔融促进Na2O扩散的机理。研究结果表明:扩散损失的Na2O占总损失的87.76%,其中,43.60%属于固相扩散,56.40%属气相扩散。固相扩散量随物料与容器间的Na2O质量分数差的增加而显著提高,而气相扩散则不受到影响。还原性气氛增强、还原时间延长、温度升高以及物料含Fe2O3和Al2O3会导致Na2O扩散量增加。     

高铁锰矿直接还原及其还原行为

采用JSM-5600LV型扫描电镜和FEI-Sirion200场发射扫描电子显微镜分析高铁锰矿矿石性质结构,并对高铁锰矿直接还原进行研究。实验结果表明:赤铁矿和少量褐铁矿呈粒状(1~2μm)不均匀分布于板状的方铁锰矿中,其中49.53%(质量分数)的锰与铁氧化物以类质同象存在。热力学研究表明:在还原过程中,铁和锰的氧化物还原遵循逐级还原的原则,同时,锰的高价氧化物优先还原。通过SEM图分析可知,随着还原温度的升高,高铁锰矿在还原过程中,金属铁颗粒不断迁移、聚集、兼并长大,采用无烟煤在1 100℃还原,100 min时,铁氧化物中81.03%(质量分数)的铁还原成金属铁,金属铁中局部仍存在MnO。     

焙烧温度对高铁提钒尾渣煤基直接还原效果的影响

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段考察了焙烧温度对提钒尾渣煤基直接还原效果的影响,并利用磨矿-磁选方法对焙烧产物进行了金属铁的分离实验.结果表明:最有利于金属铁析出、兼并、长大以及金属铁和渣相单体解离的焙烧温度是1200℃,在此温度下,提钒尾渣中的Fe2O3基本还原成了金属铁,Fe2TiO5基本转变成了金属铁和TiO2.铁质量分数36.54%、TiO2质量分数9.28%的提钒尾渣,经1200℃焙烧所得产物经过二段磨矿-二段磁选可获得铁质量分数90.90%、TiO2质量分数0.56%的金属铁粉.     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程铁还原的影响

采用添加脱磷剂直接还原焙烧--磁选的工艺制备直接还原铁,研究了不同还原剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原过程铁还原的影响.实验结果和扫描电镜分析表明,还原剂中固定碳和挥发分含量对于焙烧产物中金属铁晶粒的聚集、增多和长大以及所得还原铁指标影响较大.焦炭和无烟煤所得焙烧产物中金属铁晶粒与脉石矿物结合较紧密,难以在磨矿过程中实现单体解离.褐煤所得焙烧产物中金属铁晶粒出现明显的连接和长大,且与脉石矿物界限分明,嵌布粒度较粗,有利于铁颗粒与脉石矿物的解离,从而其铁回收率较其他还原剂高.     

铁精矿内配生物质直接还原的研究

采用碳中性、清洁、可再生的生物质作为还原剂,对铁精矿内配生物质直接还原及其还原行为进行研究。研究结果表明：铁精矿内配生物质在直接还原前期快速产生CO、H₂、C_mH_n、CO₂、H₂O等,在反应罐内形成最高可达16 k Pa的压力,有利于生物质热解后在铁精矿颗粒表面及孔隙内沉积生物质炭及其原位气化,生成H₂和CO,并与铁氧化物还原反应构成耦合作用,显著促进了铁氧化物低温快速还原。与传统的未反应核模型不同,新生的金属铁向气流方向迁移和聚集,形成了纤维状的金属铁晶须。提高还原温度和延长还原时间能够加快铁晶须的迁移和生长,在还原温度为1 040℃和还原时间为50 min的条件下,海绵铁金属化率高达97.21%,铁晶须的宽度达4～10μm。     

固体燃料造气直接还原工艺技术试验研究

采用小型模拟生产性试验的办法，对富氧煤气化直接还原竖炉新工艺流程中的煤气成份Ｈ２含量及Ｈ２／（Ｈ２＋ＣＯ）最佳比值、还的气体流量、燃料层控制、富氧率、熔融状态炉渣的顺利排除、蒸汽（水）量及粉法挥发控制等问题，从理论与实践的结合方面进行了研究，为该工艺流程戒严性试验的设计和实现，及技术操作规程的制定提供依据。     

高铁三水铝土矿综合利用新工艺

通过对铝土矿进行X射线衍射分析和电镜分析,确定了原料的主要物相和形貌.采用低温硫酸焙烧法可以将铝、铁与硅进行有效的分离.实验考察不同条件对铝、铁提取率的影响,结果表明:焙烧温度在350℃,恒温时间60min,硫酸加入量为理论所需量的12倍时,铝、铁的提取率均可达到92%以上.采用黄钠铁矾法使焙烧熟料水溶出后所得滤液中的大部分铁沉淀,铁的沉淀率达90%以上,铝的沉淀率可控制在5%以内.     

铁氧化还原蛋白的直接电化学

将来源于Spinacia oleracea的铁氧化还原蛋白(ferredoxin,SoFd)通过吸附的方法固定在碳纳米管(CNT)表面.红外光谱表明SoFd固定在CNT表面后没有变性.循环伏安结果表明,SoFd在CNT表面能进行有效和稳定的直接电子转移反应,伏安曲线上表现出一对良好的、几乎对称的氧化还原峰;式量电位E0′不随扫速(在20—120 mV/s的扫速范围内,其平均值为(-571.7±1.9)mV(vs.SCE,pH 7.0))变化而变化;SoFd直接电子转移的表观速率常数ks为(0.73±0.04)s-1.     

高硫铝土矿硫的物相研究及其在铝土矿溶出过程中除锌的应用

针对一水硬铝石型铝土矿,以河南高硫矿和贵州织金马场高硫矿为除锌用的原料,对高硫铝土矿的硫的物相进行了研究,确定矿石中硫的主要存在形态.在此基础上,在平果铝土矿溶出时,分别混合不同比例的河南高硫铝土矿和贵州高硫矿,探索两种铝土矿在溶出过程中的除锌效果.研究结果表明:在铝土矿溶出过程中添加高硫铝土矿除锌,其中以黄铁矿作为硫的主要存在形态的河南高硫矿具有较好的除锌效果,而以硫酸盐作为硫的主要形态的贵州高硫矿则无效;河南高硫矿添加量占总矿石的比例在10%-20g%之间时,除锌效果最好,此时可将溶出液中锌含量减少到0.015 g/L以下;添加高硫铝土矿除锌可以使过去认为无工业利用价值的高硫矿获得重新利用.图3,表4,参11.     

基于Markov模型的铝土矿露天采空区生态重建的环境预测评价

采用景观生态空间结构预测分析法对平果铝土矿生态重建的环境影响进行评价;在建立空间格局变化定量指标的基础上,利用Markov过程稳定状态方程组的随机运动过程数学模型,对平果铝土矿生态重建地区环境影响进行预测评价。研究结果表明:2005年预测模拟值与实测情况基本吻合,当矿区复垦土地的裸岩地面积减少到占总土地面积的19.92%时,矿区生态系统达到稳定状态,Markov过程模型对喀斯特石漠化地区环境影响预测与评价是可行的。     

聚合氯化铁强化生物絮凝一级处理工艺

本研究拟通过聚合氯化铁强化生物絮凝,去除原水中部分总磷(TP)与化学需氧量(COD)。研究在污水厂中采用实际废水进行,于中试装置中投加聚合氯化铁絮凝剂,以TP及COD为控制指标水质符合典型的短程硝化-厌氧氨氧化工艺的需求。综合批次试验及中试运行的长期试验结果表明,在中试装置中投加30 mg/L聚合氯化铁时对生活污水处理效果最好,对总磷去除率达到83%,为总磷的排放量达标提供了基础。COD去除率达到70%,为后续短程硝化-厌氧氨氧化工艺的运行提供了前提条件。     

氰化渣磁化焙烧过程中铁化合物反应行为的热力学分析

通过对磁化焙烧过程中氧化铁还原的热力学平衡分析,以及Fe2O3与硅酸钙、铁橄榄石与氧化钙、Fe3O4与二氧化硅反应的热力学分析,研究氰化渣中含铁化合物在磁化焙烧过程中的热力学反应规律.对氰化渣进行焙砂-磁选实验研究,采用全谱直读等离子体(ICP)、X线衍射(XRD)、X线荧光(XRF)等方法对氰化渣和焙烧渣进行分析和表征.研究结果表明:Fe2O3在较低温度范围内易被还原为Fe3O4,且CaO与SiO2的物质的量比n(CaO)/n(SiO2)为1∶1时,Fe2O3不与硅钙化合物反应,不会造成铁的损失;产物Fe3O4在焙烧炉料中与SiO2不能发生反应,有CO存在时,加入适量的添加剂,亦能够稳定存在;在焙烧过程中加入氧化钙,铁橄榄石中的铁能被取代出来,可以提高磁化焙烧效率,且氧化钙的配入量是影响磁化焙烧效率的重要因素;当n( CaO )/n( SiO2)=1∶1,时间为90min,N2和CO的物质的量比n(N2)/n(Co)为4∶1,添加1％ Na2SO4,温度为880 K时,铁的回收率达到84％,铁精粉中铁品位达到60％,符合工业炼铁的原料要求.实验结果与热力学理论计算结果相吻合.     

铁炭微电解-Fenton试剂法处理含硝基苯废水的研究

采用微电解-Fenton试剂法对吉林市某双苯厂含硝基苯等化工废水预处理进行了试验,摸索和探讨了预处理反应条件、影响因素,建立了最佳工艺路线和工艺条件.并在最佳条件下进行了连续中试放大试验.现场中试试验结果表明,废水的CODcr去除率为87%左右.BOD5/CODcr值由原来的0.3以下上升到0.5左右,提高了废水的生化性能.通过气相色谱对处理前后废水中硝基苯等有机物含量进行了比较,说明硝基苯等物质基本被去除.同时对废水处理药剂费用进行了分析,处理每立方米废水的药剂费用不高于5元.     

铝土矿浮选泡沫消泡研究

以河南混合铝土矿浮选精矿泡沫为研究对象, 分析铝土矿浮选泡沫的稳定原因. 采用物理方法和化学方法, 进行三相泡沫的消泡研究. 结果表明: 油酸钠可以显著降低水溶液体系的表面张力, 同时微细疏水矿粒在气泡表面的吸附降低了气泡表面的排液速率, 并增强了气泡的机械强度, 导致铝土矿浮选泡沫稳定;另外, 转速对机械搅拌消泡有较大的影响, 消泡效果随转速的提高而增强;磷酸三丁酯、 Foamban-ms-575和BD3037对两相泡沫体系具有很好的消泡作用, 但在三相泡沫体系中由于在泡沫表面铺展速率的限制, 消泡效果并不明显;利用机械搅拌和添加消泡剂, 可以在较低的转速下, 大大改善消泡效果.     

含钛电炉熔分渣碱熔过程中 Ti元素的选择性富集及MgAl2O4的物相转化规律

以KOH为改性剂,利用渣碱共熔反应对攀钢含钛电炉熔分渣进行改性处理,成功地将炉渣中Ti元素从原来的重钛酸镁选择性地富集到偏钛酸钾中,同时渣中镁铝尖晶石和镁橄榄石转化为易溶于水的铝酸盐和硅酸盐.采用X射线衍射技术研究了共熔反应中煅烧温度、渣碱比(含钛电炉熔分渣的质量与KOH质量之比)、保温时间等对Ti元素迁移富集和镁铝尖晶石转化的影响.当渣碱比为1：2.1、煅烧温度700℃及保温时间1 h时,生成的偏钛酸钾衍射峰达到最强,镁铝尖晶石的衍射峰最弱,有效地实现了Ti元素的选择性富集及镁铝尖晶石的物相转化.实验证实了较高K/Ti比( K2 O与TiO2的摩尔比)是生成偏钛酸钾的主要原因.以最佳碱熔条件下得到的共熔渣为原料,经过后续处理,在850℃的条件下合成了六钛酸钾纳米晶须.     

矾土基Al_2O_3-MgO质振动浇注料的流变性能

采用新型浇注料全组分流变仪,针对矾土基Al_2O_3-MgO质振动浇注料,测定了不同种类硅灰及其加入量、镁砂粉加入量、三聚磷酸钠加入量和不同粒度分布系数对流变性能的影响. 研究结果表明:在振动条件下,全组分铝镁质振动浇注料具有Bingham流体的特征,并具有剪切稀化和正触变性. 硅灰种类对浇注料的流变性有一定的影响. 硅灰含量(质量分数3%～5%)对浇注料的流变性有较大影响,随着硅灰加入量的增大,浇注料的流变性逐渐变好. 在实验的镁砂粉粒度下,镁砂粉含量(质量分数4%～12%)对浇注料的流变性影响较小. 三聚磷酸钠加入量(质量分数0.13%～0.19%)对浇注料的流变性影响较大,随分散剂加入量的增加浇注料的流变性逐渐变好,在0.19%时又变差,最佳加入量为0.15%～0.17%. 随粒度分布系数增大(0.23～0.31),浇注料所需的加水量逐渐降低,流变性逐渐变好,0.29以后变化不大. 浇注料的流变性和流动性有较好的相关性. 浇注料的流变性越好,流动性也越好.