重有色金属
王云燕,卢扬琴,唐巾尧,徐慧,柯勇,李云,彭聪,闵小波
摘要:
有色冶金过程中产生与排出的固体废物兼具资源属性与环境属性,且二者交互影响,明确固废的资源环境属性是提高其高值化利用的关键。针对铅冶炼过程固废资源环境属性认知不足的问题,解析了铅冶炼固废的资源环境属性,确定了固废源解析清单,并提出固废的处理与处置策略,为铅冶炼系统固废的分类处置、综合利用提供理论指导。基于对铅冶炼固体废物性质的全面分析、元素形态及物相嵌布的深入解析,建立了铅冶炼固废元素含量的解析清单与浸出毒性的解析清单。固废综合利用实现资源化时需注意多金属回收和有害元素分离与稳定化、无害化。铅冶炼系统几乎所有固体废物都含有铜、铅、锌、砷、镉和铬。采集的20个固废样品中有13个固废属于高浸出危险性固废,5个样品属于低浸出危险性固废,只有2个样品属于一般固废。环保污泥具有有毒重金属的所有形态,是非常危险的固体废物。每一种渣中元素的赋存状态各不相同。如烟气处理酸泥与铅精炼氧化渣主要成分为均为铅(51.2%、41.1%),但其中铅分别以硫酸铅及氧化铅、单质铅的形式存在,烟气处理酸泥中铅主要以残渣态赋存,而氧化渣中铅则主要以酸可提取态、可氧化态形式存在。铅冶炼固废资源化回收过程应注意部分重金属元素的影响,进行分离除杂;对于环保污泥、石膏渣等有价金属含量均较低,重金属浸出毒性高、迁移能力强的固废则需重点关注进行处理处置,降低其环境危害性。
曲超,马保中,董准勤,李雪山,徐新淼,王永梅
摘要:
以某厂反射炉产出的黑冰铜为原料,碳粉为还原剂,二氧化硅为造渣剂,进行了黑冰铜深度还原熔炼研究。结果表明:黑冰铜中的锡以二氧化锡和锡酸钠的形式存在,在合适的熔炼温度条件下,添加适量的二氧化硅和碳粉可实现黑冰铜中锡的深度还原和高效回收,锡的回收率可以达到97.32%,还原渣含锡约为0.08%,铅锡合金中锡含量可达到18.9%。最佳试验条件为:还原熔炼温度1 200 ℃、熔炼时间60 min、碳粉添加量16%、二氧化硅添加量2%。
李回汉,田炳阳,高文成,温建康
摘要:
我国锌精矿来源复杂,组分含量波动大,湿法炼锌体系离子种类多、杂质离子与主金属浓度差异大,导致测试信号掩蔽、精度低、控制滞后,难以满足长周期大极板高纯度锌生产的要求。通过对铅银阳极板在160 g/L的Zn2+电解液中加入不同浓度的Mn2+进行电化学测试和阳极板表面的阳极泥沉积形貌分析,揭示了Mn2+浓度对锌电解过程中金属离子的迁移传输机理及交互影响机制。测试表明,0~4 g/L的Mn2+能够促进铅银阳极板在锌电解中的铅腐蚀,腐蚀电流密度变大,电解反应的阻抗减弱,电解体系的导电性增强;Mn2+浓度提高到8 g/L,则抑制阳极板的铅腐蚀。低浓度Mn2+促进了铅腐蚀反应。
陈宇,黄煜栋,刘学斌,李海生,劳佳锋
摘要:
在湿法炼锌的中性浸出过程中,pH的稳定性直接影响产品的生产质量。针对传统人工控制方法在应对溶剂浓度波动和大时滞所带来的pH稳定控制难题,提出了一种基于主动学习分类的模糊规则提取策略。通过深入分析过程机理,将中性浸出过程细分为多个典型工况。利用近似线性依赖方法和主动学习算法,从大量历史数据中精确筛选出代表典型工况的信息样本。随后,采用支持向量机算法,在不同的工况下提取支持向量,并构建模糊规则集。通过实际工业数据的案例进行仿真验证,结果表明,该方法在不同工况下的pH控制合格率高达93.17%,方差低至0.011,充分验证了算法的有效性与实用性。该成果为中性浸出过程的pH稳定控制提供了坚实而有效的支撑。
郭纵,李涛,刘朋远,成 业,郑朝振,刘三平
摘要:
随着新能源产业的快速发展,锂电池循环利用需求增长。锂离子电池拆解产生的黑粉中含有多种有价值金属,同时也包含有毒难处理的氟化物。开发高效的氟去除技术对电池回收行业的可持续发展至关重要。针对电池黑粉浸出液中氟的深度去除,采用溶剂萃取法,以甲基三辛基硫酸氢铵([N1,8,8,8][HSO4])为萃取剂,磷酸三丁酯(TPB)为协萃剂,探究了酸度、温度、萃取剂浓度、相比、时间以及不同金属离子对氟萃取效率的影响。结果表明,当酸度pH=1.0、有机相体积组成为5% [N1,8,8,8][HSO4]+25%TBP+70%磺化煤油、相比O/A=2:1、萃取时间7 min时,可实现单级萃取效率为50%。使用氢氧化钠作为反萃剂,当反萃剂浓度为0.5 mol/L,相比O/A为1︰1或2︰1时,可实现氟的高效反萃。并通过串级逆流模拟试验验证优化条件下,电池黑粉浸出液中氟的萃取效果,萃氟效率可达99.7%。
轻有色金属
温丹辉,詹宁宁,张亚楠,吴军,张阳,刘庆生,刘建国,陈善永
摘要:
铝电解槽阴极炭块的完整性对槽寿命至关重要,其在高温、电解质侵蚀等多种因素作用下易出现裂缝、破损等问题,传统检测技术难以捕捉阴极炭块破损的早期特征及动态变化过程。鉴于此,引入声发射检测技术来检测炭块破损过程中产生的声发射信号,对石墨质和石墨化阴极炭块进行单轴加载试验。通过累积AE振铃计数和轴向刚度分析确定裂纹闭合应力σ_cc、起裂应力σ_ci、损伤应力σ_cd和峰值应力σ_cp的应力阈值。基于这些应力阈值,将炭块破损过程划分为压密阶段、弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段和不稳定扩展阶段等四个阶段。同时,对各阶段的声发射参数信号特征进行了研究,揭示了不同破损阶段的声发射参数演化规律。研究表明:1)阴极炭块的声发射b值在裂纹稳定扩展阶段和不稳定扩展阶段长时间处于低位小幅度波动,这表明炭块在失稳破损过程中,裂纹发展速率较为平稳。2)在炭块损伤过程中,石墨化阴极炭块的声发射S值比石墨质阴极炭块更低,这表明石墨质炭块内部裂纹的扩展速率更为剧烈。当S值长时间处于中高位时,预示着阴极炭块破损可能产生。3)基于RA-AF统计的各应力阶段的张剪裂纹占比结果表明,剪切裂纹占比上升是阴极炭块趋近破损的前兆特征。
黄小锐,姜震宇,徐梓馥,王康军,许光文,赵坤
摘要:
高硅菱镁矿因其硅含量高无法满足镁质耐火材料对原料的要求,被视为菱镁固废,未得到有效利用。通过硅热法来冶炼高硅菱镁矿中的金属镁是实现固废资源化、高值化的一种有效途径。以高硅菱镁矿为原料,在高温、真空环境下进行了炼镁试验,并通过XRD、SEM-EDS等测试方法对反应机理进行了研究。结果发现还原温度对高硅菱镁矿试验影响较大,当还原温度<1 000 ℃时,基本不发生还原反应。在高硅菱镁矿炼镁试验中,伴随着镁砂的还原反应进行,首先生成Ca3SiO5,然后生成中间相CaSi2,最后生成Ca2SiO4。反应动力学研究表明,在高硅菱镁矿炼镁试验过程中,平均表观活化能为383.05 kJ/mol,并且呈现出界面球状收缩的三维相边界反应特征。
王建凯,杜世伟,高峰,陈丽娇
摘要:
将皮江法工艺中还原阶段的设备从“横罐”升级为“竖罐”,已成为减少镁冶炼过程环境影响的主要改进方向。采用生命周期评价(LCA)的方法,分别对典型企业的两种工艺生产一吨高性能镁合金AZ91的全生命周期碳排放进行了对比分析。并以时间序列分析预测了中国原镁生产过程CO2排放的变化趋势和减排潜力。研究结果表明,与传统的横罐皮江法工艺相比,竖罐皮江法在能耗和物耗方面实现了显著降低,单位产品碳排放量减少了33%。2001—2023年中国原镁碳排放量的变化呈现出“M”型趋势,其中原镁产量是影响碳排放变化的主要因素。单位原镁碳排放量持续下降、能源结构的调整和设备的升级改造是实现单位碳排放降低的主要原因。以当前技术发展预测2025—2035年,原镁产能利用率将稳步上升,产量将实现稳步增长,并预计在2031年达到镁行业的碳排放峰值。
夏亮,杜淑华,朱国庆,余长军,吴磊
摘要:
为综合回收某热液蚀变型黏土锂矿中的石英和锂,开展了选冶联合提锂试验。原矿矿物成分主要为长石、石英、绿泥石、白云母,含Li2O 0.214%。采用制砂—擦洗—脱泥—磁选—浮选工艺流程回收石英,获得产率为8.45%、SiO2品位为99.16%的石英精矿,以及产率为5.02%、SiO2品位为95.43%的石英次精矿,锂主要富集于泥质矿物、弱磁性矿物和浮选尾矿中。采用硫酸熟化—水浸工艺进行提锂,适宜的工艺条件为:酸矿比1.5︰1、熟化温度160 ℃、熟化时间4.0 h、酸浓度60%、水浸液固比2︰1、水浸时间1.0 h,在此条件下,泥质矿物、弱磁性矿物和浮选尾矿中锂的浸出率分别为98.40%、91.21%、83.75%,锂的综合浸出率为93.67%。
稀贵金属
刘雪峰,刘金辉,何挺,阳奕汉,邢拥国,王如意,梁大业,闫学锐,黄健
摘要:
为明确酸法地浸采铀过程含矿层渗透性演化规律,在巴彦乌拉铀矿C12采区“一注四抽”单元开展地浸现场地下水示踪试验量化溶浸液于含矿层中流速特征,以溶浸液流速变化特征反映含矿层渗透系数演化规律。结果表明:地浸一年后含矿层溶浸液运移通道数及溶浸液流速均普遍下降;地浸两年,含矿层堵塞不断加重,溶浸液流速累计降低6.25%~45.00%,部分运移通道的溶浸液已无法渗流,较好渗透性的路径含矿层的渗透性降低程度更为明显,且长石发生黏土化蚀变和石膏沉淀是造成含矿层堵塞的重要机制。
刘志锋,林芝宁,阳奕汉,王如意,张传飞,梁大业,唐俊贤
摘要:
“双碳”目标下,铀矿的高效产出将直接影响核能的发展及国家能源转型的进程。在酸法地浸采铀过程中,准确预测溶浸液酸浓度对提升铀的浸出率以及保护矿体环境和浸出设备具有实际意义。提出了基于自相关机制和自注意力机制的iAutoformer模型,通过对历史时间序列自相关性进行加权并滚动聚合,发掘序列的周期性并揭示更多隐藏因素,扩展了信息的利用率,从而获得更好的预测结果。试验平均结果表明,iAutoformer模型相较长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM,2000)模型能够在小数值波动中发现序列变化规律,在试验平均结果中绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)由0.232下降至0.205、均方误差(Mean Square Error,MSE)由0.089下降至0.072;相较iTransformer(Inverted Transformer, 2023)及PatchTST(Patch Time Series Transformer, 2022),模型在周期性变化明显的预测结果中更能拟合真实数值,MAE分别下降0.005、0.004,MSE均下降0.003。从地浸采铀现场生产环境角度出发提出预测方法,学习历史数据中的规律对未来溶浸液酸浓度进行实时预测,有效地优化调节溶浸液酸浓度、提高生产效率、助力铀矿山的智能化转型。
李岩,杨洪英,齐悦
摘要:
在不同热压氧化作用下进行了胡敏酸的分解试验和对金的吸附性试验,并采用傅里叶转换红外光谱、紫外?可见光光谱、扫描电镜图像分析胡敏酸的结构,探究热压氧化作用对胡敏酸在碳质金矿中的“劫金”性质。结果表明:在温度为225 ℃、初始pH=10、反应时间4 h时,胡敏酸的分解率最高,为79.80%;在温度为250 ℃、初始pH=2.5、反应时间3 h时,胡敏酸对金的吸附率最低,为52.11%。红外光谱分析表明,胡敏酸在热压氧化过程中产生了羟基、醇或酚等中间产物,温度较高时不利于中间产物继续分解,碱性环境下胡敏酸中酚类基团不易分解,胡敏酸在热压氧化过程中还产生了醇酚基团和胺类物质,且这类物质随着反应时间延长可以被继续氧化。紫外光谱分析表明,胡敏酸中存在C=O与C=C共轭结构,热压氧化作用并不能使其改变。扫描电镜图像分析表明,胡敏酸的形貌在热压氧化作用后发生了不同的变化,改变了胡敏酸在碳质金矿中的“劫金”性质。
材料与设备
武昊阳,房磊,热合木托拉.买托合提,王博玄,伍嘉祺,潘晓林
摘要:
实现高铁赤泥资源化、规模化利用,提出了高铁赤泥短流程制备超轻陶粒的创新技术,系统研究了原料配比对赤泥基超轻陶粒的堆积密度、吸水率、膨胀指数以及抗压强度的影响规律,并得出了高铁赤泥制备超轻陶粒工艺配方。结果表明:提高膨润土和高铁赤泥比例显著提高陶粒的抗压强度,但恶化陶粒膨胀性能;而提高硅石比例会增大烧结过程中产生液相的黏度,改善陶粒膨胀性能。高铁赤泥、膨润土和硅石质量比为5︰1︰4时,所得超轻陶粒的堆积密度、膨胀指数、吸水率和抗压强度分别为328 kg/m3、291%、7.21%和1.00 MPa。
刘嘉铭,陈紫良,王剑,昝苗苗,何世伟.,康荏翔,肖燕飞
摘要:
稀土是我国不可或缺的重要战略资源,广泛应用于航空航天、军事国防以及新型稀土材料等高科技领域。但是稀土资源在开采和使用过程中不可避免产生大量低浓度稀土废水,在污染水体的同时造成稀土资源的浪费。针对此问题,将磁性纳米Fe3O4与聚苯胺(PANI)相结合制备了磁性复合吸附剂Fe3O4@PANI,通过吸附法对低浓度稀土离子进行富集回收。研究结果表明,外层的聚苯胺有效包裹了内部Fe3O4磁芯,并为其在较低pH的环境下提供了有效保护,使得Fe3O4@PANI相较于Fe3O4对Ho(Ⅲ)离子吸附性能具有显著提升,Fe3O4@PANI的饱和吸附量可达145.48 mg/g,并且吸附过程符合Freundlich模型,三次循环使用后吸附率仍达82.77%。该材料在富集稀土离子方面具有良好的潜力。
刘新凡,李文庆,王辉,杨旭清,高尚
摘要:
以粉煤灰和矿渣为主要原料,过氧化氢为发泡剂,通过改变发泡剂的掺量制备粉煤灰-矿渣基多孔地聚合物(FSPGs)。采用XRD、CT和BET分析表征试样的物相组成和孔隙特征,研究过氧化氢掺量对材料孔隙结构参数和力学性能的影响。同时,通过静态吸附试验研究FSPGs对废水中Pb(Ⅱ)的吸附效果。结果表明:发泡剂掺量4%时,FSPGs的孔隙率相对较高,孔隙连通性好,孔径较大且在三维空间上分布均匀,抗压强度为1.20 MPa。BET分析显示其具有典型的介孔结构,平均孔径8.88 nm,比表面积9.74 m2/g,孔容0.024 cm3/g,对Pb(Ⅱ)的吸附效果较好,吸附过程符合准二级动力学模型。结合FTIR和XPS分析认为Pb(Ⅱ)与FSPGs上以 M-O-T和M-O形式与材料结合,从而实现对Pb(Ⅱ)的高效吸附。
郭勤,林伟,汪露,杨蓉,陈自娇,李雪梅,后春静
摘要:
高效铀吸附材料研发对废弃铀矿山及尾矿库渗滤液超低浓度铀污染的环境安全具有重要意义。通过调控硅酸四乙酯(TEOS)的可控水解,采用静电纺丝工艺一步法直接合成得到三维蓬松结构的SiO2纳米纤维膜(SiO2-NFM),随后通过盐酸羟胺还原氰基法以SiO2-NFM为基底制备了偕胺肟功能化二氧化硅纳米纤维膜(SiO2-AO NFM)。采用SEM、EDS和FTIR对其形貌结构和组成成分进行了分析,通过吸附试验研究了其铀吸附性能。结果表明,偕胺肟基团成功的修饰到了SiO2纳米纤维膜表面,在pH为6,温度为35 ℃时吸附性能最佳,30 min达到平衡。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,在铀酰浓度为10 mg/g时理论最大吸附容量为32.12 mg/g,5 mg/L时理论最大吸附容量为26.05 mg/g。将其试用于浓度为5.56 mg/L的真实尾液,其吸附容量为23.3 mg/g。SiO2-AO NFM对铀的吸附选择性好,首圈去除率高达99%,循环再生6次后依然能够保持76%的吸附性能。
环境工程
赵瑜婷,陈宏亮,陈新,陈诗怡,李斐,孙占学,刘亚洁
摘要:
为防治酸性矿山废水(AMD)对环境的严重危害,以纳米比亚某矿山富集分离得到的命名为H1MTZ23的Desulfovibriomultispirans菌株为基础,探讨其在不同温度、 pH 和碳源条件下对AMD的脱硫性能。结果表明,H1MTZ23在32 ℃,pH为7,乳酸钠作为碳源条件下脱硫效果最佳。当H1MTZ23以玉米芯发酵液为碳源时,SO?2? 去除率可达80.99%,该碳源成本低廉、效率良好,值得进一步研究予以优化。研究发现,在纯培养基中单一菌株体系与复合菌种体系无显著差异,但在废水与玉米芯发酵液为碳源的混合体系中,分别将H1MTZ23(Z)与实验室另外三个菌株A1SXC21Q(X)、C3YC21D(C)、GnLF21(L)依次叠加混合,菌株组合优化了还原环境,增强了脱硫效果,其中Z+X+C+L的硫酸根去除率最佳(67.31%)。研究结果可为微生物修复AMD以及高效、低成本的废水治理技术的开发提供理论参考。
陈宏亮,彭洪娇,刘亚洁,余小霞,孙占学
摘要:
酸法地浸停采铀矿山地下水污染已成为一个亟待解决的环境问题。研究了不同来源的硫酸盐还原菌(SRB)在铀矿山污染地下水中脱硫固铀效果的差异性。选取4株来源不同的SRB菌株,包括A3m-21ZLL、A1SXC21Q、C31YC21D和GnLF21,开展在不同铀浓度梯度地下水中的试验,系统比较其硫酸盐还原能力和铀去除效果。结果表明,菌株来源显著影响其脱硫及固铀性能。铀矿周围废弃农田土壤样品中富集的菌株A1SXC21Q在3~5 mg/L铀浓度下表现最佳,72 h内硫酸根完全去除,铀去除率达100%;酸法地浸停采铀矿山污染地下水中富集的菌株C31YC21D在7~10 mg/L环境中优势显著,72 h铀去除率超过80%。相较而言,铀矿渗浸场尾渣中富集的菌株A3m-21ZLL和填埋场滤沥液中富集的菌株GnLF21去除效率较低,特别是GnLF21在铀浓度较高的环境中脱硫固铀效果最差。本研究有助于为生物修复铀矿山污染地下水的菌株筛选提供依据。
林才顺,王蕴航
摘要:
综述了以降低碳捕集能耗和提升经济效益为目的的化学吸收法碳捕集关键设备及工艺优化研究进展。一方面重点概述了化学吸收工艺与膜分离法、吸附法等其他过程耦合工艺以及与其他工业过程如工业固废及废液处理、可再生能源利用以及电化学等相结合优化研究进展;另一方面详细分析了碳捕集两个关键核心设备吸收塔和解吸塔的优化研究现状。以期为工业规模化高效绿色碳捕集提供新的思路,助力我国实现碳达峰和碳中和的战略减排目标,推进低碳经济下的绿色循环发展。
吴俊哲,宋勇,蒋涛,宣铿,吴琳伟,王师齐,钟家乐,高柏
摘要:
硫酸铵浸出工艺提取稀土元素导致稀土矿山地下水氮污染严重超标。针对稀土矿山地下水氨氮浓度高、酸性强以及重金属离子丰富等特点,采用玉米芯、陶粒和水泥作为复合填料,耦合构建了异养硝化-好氧反硝化(HNAD)高效脱氮反应器。研究了HNAD在复合填料耦合作用下处理稀土矿山地下水的脱氮性能和机理。结果表明,23天内NO3--N和NH4+-N的去除率可分别稳定在94.20%和81.22%以上,且反应器可以为脱氮提供碱性环境。FT-IR和CLSM分析表明,在使用玉米芯作为缓释碳源时,复合填料可以为微生物提供良好的附着点,并且能够生成稳定的胞外聚合物(EPS)以促进脱氮。微生物多样性分析结果表明,Thauera和Treponema能够适应稀土矿山地下水环境,为反应器的主要脱氮微生物。本研究为HNAD在稀土矿山地下水中的应用提供了理论依据和技术参考。
赵陈龙,周世跃,陶燕蓝
摘要:
为探究废弃铜矿尾矿区重金属的环境风险,以云南省某废弃铜矿尾矿库为研究对象,通过调查地块历史变迁、现场踏勘,对土壤、地下水、地表水及废渣进行采样分析,综合运用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数以及综合潜在生态风险指数等评估方法对重金属污染状况进行全面评价。结果显示,项目区废渣属于第I类一般工业固体废物,地表水及地下水均能满足Ⅲ类标准限值要求,但是堆渣场周边农用地及非农用地土壤存在重金属As、Cu和Ni元素超标现象。单因子污染指数评价结果显示,项目区土壤整体均处于轻度污染及其以下水平,但As和Cd两种重金属元素处于警戒线分级标准之间,要加强对这两种重金属的关注。内梅罗综合污染指数显示,项目区56.76%的点位处于警戒线及轻度污染水平,表明项目区重金属污染情况不容忽视。根据综合潜在生态风险指数分析,项目区土壤综合潜在生态风险指数在33.200~62.162,整体生态风险较低。鉴于堆渣场周边土壤中的重金属存在超标现象,为避免这些重金属元素通过食物链等潜在途径侵入人体,对健康造成潜在风险,在研究区重金属污染问题得到有效解决之前,建议在研究区的受影响范围内暂停种植粮食、蔬果及其他植物,以规避可能对人体健康造成的潜在风险与危害。
楼思迪,曾彦琦,任浏祎,杨思原,包申旭,汪少华,李维峰,王良杰
摘要:
磷石膏(PG)是磷酸生产过程中的副产品,全球产量巨大,中国是其主要生产国。中国PG年产量已达0.75亿t,全球累计堆积量超过60亿t。大量堆积的PG不仅占用土地资源,还带来水、土壤和空气污染等环境风险,阻碍了磷化工行业的可持续发展。然而,由于PG的物理化学性质与天然石膏相似,其在建筑行业等领域的资源化利用具有潜力,可用于生产各式建筑材料。本研究聚焦于PG的煅烧工艺,旨在研究现阶段将其转化为β-半水石膏(β-HPG)和Ⅱ型无水石膏等高价值建筑材料的工艺。研究探讨了传统煅烧方法以及更先进的流化床煅烧技术。此外,还探索了煅烧—酸浸联合处理等创新方法,以提高PG利用的质量和效率。煅烧过程可分为脱水、分解和相变三个阶段,温度控制对最终产品性能至关重要。研究表明,流化床煅烧和两步流化床煅烧在效率和产品稳定性方面表现优异,低温慢烧工艺提高了产品的均匀性并降低了能耗。煅烧—酸浸联合处理显著提高了PG的白度和纯度,使其适用于高附加值应用。优化后的煅烧工艺可有效将PG转化为高质量建筑材料,为PG的资源化利用提供了新途径,有助于磷化工行业的可持续发展。
冶金史
黄全胜,李永春,朱槿
摘要:
对广西合浦汉代墓葬发掘出土铁器开展科学研究。主要采用扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金相观察等手段,对合浦汉墓出土馆藏的6件铁器样品进行了成份检测分析和显微组织观察。结果表明,至晚自西汉开始合浦地区大量应用生铁铸造和生铁炒钢制品,汉代时期该地区同时使用块炼铁和生铁冶金技术,中原地区农耕技术至晚汉代传播至广西沿海地区。
姜婷婷,于海明,郁永彬
摘要:
南海西北陆坡一号沉船遗址发现了大量造型精美的外销黄铜器,具有浓厚的伊斯兰风格。对提取的出水铜器开展金相组织、合金成分以及微量元素分析。结果表明,沉船出水铜器的成形方式以锻制为主,薄壁器物占比大,制造水平较高;合金材质均为黄铜,根据技术和原料特征分析,此批铜器应为矿炼黄铜,并很有可能来自南方地区,分布集中的锌含量和较少的硫化物夹杂反映出工匠已经具备比较成熟的矿炼合金化技术。
罗喆,郭芮彤,彭勃,顾岩,范安川
摘要:
六安地区是长江流域出土楚镜较集中的地区。通过系统科技分析发现8件六安地区出土战国楚镜以铅锡青铜为主,另有少量为锡青铜。除1件双龙墓地出土山字纹铜镜的铜料和铅料来源明显不同以外,大部分六安地区出土战国楚镜很可能产自同一铸镜体系,它们使用相同来源的铜料,且铅料资源也主要指向长江中游地区。进一步对比研究表明,楚国东部和楚国南部的铸镜矿料利用模式区别明显,其中南岭矿料在楚国东部铸镜体系中的消退暗示战国晚期楚国政治势力和物料开发的重要变化,同时期楚国铸镜中心可能向六安-寿县一带转移。
赵嘉田,胡胜,郁永彬,姚智辉
摘要:
以江西寻阳城遗址出土的两面汉代“黑漆古”铜镜为主体,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等对其进行形貌观察和成分分析。结果表明,两面“黑漆古”铜镜均为CuSn合金+Pb,表面富锡层与基体连接紧密,又可分为过渡层和非金属层。与不同地区出土汉代“黑漆古”铜镜和腐殖酸处理青铜样品相对比,发现较为一致的特征:从基体到非金属层铜含量逐渐减少、锡含量逐渐增多,变化曲线接近重合;杂质元素种类、含量均增多;腐蚀过程均表现为α相优先腐蚀;良好的耐腐蚀性主要与锡氧化物有关;多出土于偏酸性的红壤或棕壤分布地区。综合研究认为“黑漆古”是高锡青铜在埋藏环境中自然腐蚀形成的,与人工处理无关。这两面铜镜的分析检测丰富了“黑漆古”铜镜研究的数据库,为“黑漆古”自然形成提供了更多科学依据,对研究古代金属工艺、汉代不同地区铜镜铸造技术等问题具有重要的意义。
李凯旭,罗立书,黄全胜
摘要:
大僚古代冶铁遗址位于广西百色市田东县印茶镇僚坤村,面积约500 m2,为2023年调查新见,遗存有炉渣、木炭等冶金遗物和早期陶片和宋明时期瓷片等伴随物。采用扫描电子显微镜及能谱分析(SEM-EDS)、X射线荧光光谱分析(ED-XRF)和金(矿)相分析等科技手段,对该遗址的15个冶金炉渣样品进行了基体成分检测和显微组织观察,利用加速器质谱仪(AMS)进行碳十四测年。结果表明,大僚遗址为炒钢遗址,炉渣样品均属铁硅钙系高铁渣;碳十四年代为330±20(BP),炒钢冶金活动至晚于明代中期开始。
重有色金属
王云燕,卢扬琴,唐巾尧,徐慧,柯勇,李云,彭聪,闵小波
摘要:
有色冶金过程中产生与排出的固体废物兼具资源属性与环境属性,且二者交互影响,明确固废的资源环境属性是提高其高值化利用的关键。针对铅冶炼过程固废资源环境属性认知不足的问题,解析了铅冶炼固废的资源环境属性,确定了固废源解析清单,并提出固废的处理与处置策略,为铅冶炼系统固废的分类处置、综合利用提供理论指导。基于对铅冶炼固体废物性质的全面分析、元素形态及物相嵌布的深入解析,建立了铅冶炼固废元素含量的解析清单与浸出毒性的解析清单。固废综合利用实现资源化时需注意多金属回收和有害元素分离与稳定化、无害化。铅冶炼系统几乎所有固体废物都含有铜、铅、锌、砷、镉和铬。采集的20个固废样品中有13个固废属于高浸出危险性固废,5个样品属于低浸出危险性固废,只有2个样品属于一般固废。环保污泥具有有毒重金属的所有形态,是非常危险的固体废物。每一种渣中元素的赋存状态各不相同。如烟气处理酸泥与铅精炼氧化渣主要成分为均为铅(51.2%、41.1%),但其中铅分别以硫酸铅及氧化铅、单质铅的形式存在,烟气处理酸泥中铅主要以残渣态赋存,而氧化渣中铅则主要以酸可提取态、可氧化态形式存在。铅冶炼固废资源化回收过程应注意部分重金属元素的影响,进行分离除杂;对于环保污泥、石膏渣等有价金属含量均较低,重金属浸出毒性高、迁移能力强的固废则需重点关注进行处理处置,降低其环境危害性。
曲超,马保中,董准勤,李雪山,徐新淼,王永梅
摘要:
以某厂反射炉产出的黑冰铜为原料,碳粉为还原剂,二氧化硅为造渣剂,进行了黑冰铜深度还原熔炼研究。结果表明:黑冰铜中的锡以二氧化锡和锡酸钠的形式存在,在合适的熔炼温度条件下,添加适量的二氧化硅和碳粉可实现黑冰铜中锡的深度还原和高效回收,锡的回收率可以达到97.32%,还原渣含锡约为0.08%,铅锡合金中锡含量可达到18.9%。最佳试验条件为:还原熔炼温度1 200 ℃、熔炼时间60 min、碳粉添加量16%、二氧化硅添加量2%。
李回汉,田炳阳,高文成,温建康
摘要:
我国锌精矿来源复杂,组分含量波动大,湿法炼锌体系离子种类多、杂质离子与主金属浓度差异大,导致测试信号掩蔽、精度低、控制滞后,难以满足长周期大极板高纯度锌生产的要求。通过对铅银阳极板在160 g/L的Zn2+电解液中加入不同浓度的Mn2+进行电化学测试和阳极板表面的阳极泥沉积形貌分析,揭示了Mn2+浓度对锌电解过程中金属离子的迁移传输机理及交互影响机制。测试表明,0~4 g/L的Mn2+能够促进铅银阳极板在锌电解中的铅腐蚀,腐蚀电流密度变大,电解反应的阻抗减弱,电解体系的导电性增强;Mn2+浓度提高到8 g/L,则抑制阳极板的铅腐蚀。低浓度Mn2+促进了铅腐蚀反应。
陈宇,黄煜栋,刘学斌,李海生,劳佳锋
摘要:
在湿法炼锌的中性浸出过程中,pH的稳定性直接影响产品的生产质量。针对传统人工控制方法在应对溶剂浓度波动和大时滞所带来的pH稳定控制难题,提出了一种基于主动学习分类的模糊规则提取策略。通过深入分析过程机理,将中性浸出过程细分为多个典型工况。利用近似线性依赖方法和主动学习算法,从大量历史数据中精确筛选出代表典型工况的信息样本。随后,采用支持向量机算法,在不同的工况下提取支持向量,并构建模糊规则集。通过实际工业数据的案例进行仿真验证,结果表明,该方法在不同工况下的pH控制合格率高达93.17%,方差低至0.011,充分验证了算法的有效性与实用性。该成果为中性浸出过程的pH稳定控制提供了坚实而有效的支撑。
郭纵,李涛,刘朋远,成 业,郑朝振,刘三平
摘要:
随着新能源产业的快速发展,锂电池循环利用需求增长。锂离子电池拆解产生的黑粉中含有多种有价值金属,同时也包含有毒难处理的氟化物。开发高效的氟去除技术对电池回收行业的可持续发展至关重要。针对电池黑粉浸出液中氟的深度去除,采用溶剂萃取法,以甲基三辛基硫酸氢铵([N1,8,8,8][HSO4])为萃取剂,磷酸三丁酯(TPB)为协萃剂,探究了酸度、温度、萃取剂浓度、相比、时间以及不同金属离子对氟萃取效率的影响。结果表明,当酸度pH=1.0、有机相体积组成为5% [N1,8,8,8][HSO4]+25%TBP+70%磺化煤油、相比O/A=2:1、萃取时间7 min时,可实现单级萃取效率为50%。使用氢氧化钠作为反萃剂,当反萃剂浓度为0.5 mol/L,相比O/A为1︰1或2︰1时,可实现氟的高效反萃。并通过串级逆流模拟试验验证优化条件下,电池黑粉浸出液中氟的萃取效果,萃氟效率可达99.7%。
轻有色金属
温丹辉,詹宁宁,张亚楠,吴军,张阳,刘庆生,刘建国,陈善永
摘要:
铝电解槽阴极炭块的完整性对槽寿命至关重要,其在高温、电解质侵蚀等多种因素作用下易出现裂缝、破损等问题,传统检测技术难以捕捉阴极炭块破损的早期特征及动态变化过程。鉴于此,引入声发射检测技术来检测炭块破损过程中产生的声发射信号,对石墨质和石墨化阴极炭块进行单轴加载试验。通过累积AE振铃计数和轴向刚度分析确定裂纹闭合应力σ_cc、起裂应力σ_ci、损伤应力σ_cd和峰值应力σ_cp的应力阈值。基于这些应力阈值,将炭块破损过程划分为压密阶段、弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段和不稳定扩展阶段等四个阶段。同时,对各阶段的声发射参数信号特征进行了研究,揭示了不同破损阶段的声发射参数演化规律。研究表明:1)阴极炭块的声发射b值在裂纹稳定扩展阶段和不稳定扩展阶段长时间处于低位小幅度波动,这表明炭块在失稳破损过程中,裂纹发展速率较为平稳。2)在炭块损伤过程中,石墨化阴极炭块的声发射S值比石墨质阴极炭块更低,这表明石墨质炭块内部裂纹的扩展速率更为剧烈。当S值长时间处于中高位时,预示着阴极炭块破损可能产生。3)基于RA-AF统计的各应力阶段的张剪裂纹占比结果表明,剪切裂纹占比上升是阴极炭块趋近破损的前兆特征。
黄小锐,姜震宇,徐梓馥,王康军,许光文,赵坤
摘要:
高硅菱镁矿因其硅含量高无法满足镁质耐火材料对原料的要求,被视为菱镁固废,未得到有效利用。通过硅热法来冶炼高硅菱镁矿中的金属镁是实现固废资源化、高值化的一种有效途径。以高硅菱镁矿为原料,在高温、真空环境下进行了炼镁试验,并通过XRD、SEM-EDS等测试方法对反应机理进行了研究。结果发现还原温度对高硅菱镁矿试验影响较大,当还原温度<1 000 ℃时,基本不发生还原反应。在高硅菱镁矿炼镁试验中,伴随着镁砂的还原反应进行,首先生成Ca3SiO5,然后生成中间相CaSi2,最后生成Ca2SiO4。反应动力学研究表明,在高硅菱镁矿炼镁试验过程中,平均表观活化能为383.05 kJ/mol,并且呈现出界面球状收缩的三维相边界反应特征。
王建凯,杜世伟,高峰,陈丽娇
摘要:
将皮江法工艺中还原阶段的设备从“横罐”升级为“竖罐”,已成为减少镁冶炼过程环境影响的主要改进方向。采用生命周期评价(LCA)的方法,分别对典型企业的两种工艺生产一吨高性能镁合金AZ91的全生命周期碳排放进行了对比分析。并以时间序列分析预测了中国原镁生产过程CO2排放的变化趋势和减排潜力。研究结果表明,与传统的横罐皮江法工艺相比,竖罐皮江法在能耗和物耗方面实现了显著降低,单位产品碳排放量减少了33%。2001—2023年中国原镁碳排放量的变化呈现出“M”型趋势,其中原镁产量是影响碳排放变化的主要因素。单位原镁碳排放量持续下降、能源结构的调整和设备的升级改造是实现单位碳排放降低的主要原因。以当前技术发展预测2025—2035年,原镁产能利用率将稳步上升,产量将实现稳步增长,并预计在2031年达到镁行业的碳排放峰值。
夏亮,杜淑华,朱国庆,余长军,吴磊
摘要:
为综合回收某热液蚀变型黏土锂矿中的石英和锂,开展了选冶联合提锂试验。原矿矿物成分主要为长石、石英、绿泥石、白云母,含Li2O 0.214%。采用制砂—擦洗—脱泥—磁选—浮选工艺流程回收石英,获得产率为8.45%、SiO2品位为99.16%的石英精矿,以及产率为5.02%、SiO2品位为95.43%的石英次精矿,锂主要富集于泥质矿物、弱磁性矿物和浮选尾矿中。采用硫酸熟化—水浸工艺进行提锂,适宜的工艺条件为:酸矿比1.5︰1、熟化温度160 ℃、熟化时间4.0 h、酸浓度60%、水浸液固比2︰1、水浸时间1.0 h,在此条件下,泥质矿物、弱磁性矿物和浮选尾矿中锂的浸出率分别为98.40%、91.21%、83.75%,锂的综合浸出率为93.67%。
稀贵金属
刘雪峰,刘金辉,何挺,阳奕汉,邢拥国,王如意,梁大业,闫学锐,黄健
摘要:
为明确酸法地浸采铀过程含矿层渗透性演化规律,在巴彦乌拉铀矿C12采区“一注四抽”单元开展地浸现场地下水示踪试验量化溶浸液于含矿层中流速特征,以溶浸液流速变化特征反映含矿层渗透系数演化规律。结果表明:地浸一年后含矿层溶浸液运移通道数及溶浸液流速均普遍下降;地浸两年,含矿层堵塞不断加重,溶浸液流速累计降低6.25%~45.00%,部分运移通道的溶浸液已无法渗流,较好渗透性的路径含矿层的渗透性降低程度更为明显,且长石发生黏土化蚀变和石膏沉淀是造成含矿层堵塞的重要机制。
刘志锋,林芝宁,阳奕汉,王如意,张传飞,梁大业,唐俊贤
摘要:
“双碳”目标下,铀矿的高效产出将直接影响核能的发展及国家能源转型的进程。在酸法地浸采铀过程中,准确预测溶浸液酸浓度对提升铀的浸出率以及保护矿体环境和浸出设备具有实际意义。提出了基于自相关机制和自注意力机制的iAutoformer模型,通过对历史时间序列自相关性进行加权并滚动聚合,发掘序列的周期性并揭示更多隐藏因素,扩展了信息的利用率,从而获得更好的预测结果。试验平均结果表明,iAutoformer模型相较长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM,2000)模型能够在小数值波动中发现序列变化规律,在试验平均结果中绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)由0.232下降至0.205、均方误差(Mean Square Error,MSE)由0.089下降至0.072;相较iTransformer(Inverted Transformer, 2023)及PatchTST(Patch Time Series Transformer, 2022),模型在周期性变化明显的预测结果中更能拟合真实数值,MAE分别下降0.005、0.004,MSE均下降0.003。从地浸采铀现场生产环境角度出发提出预测方法,学习历史数据中的规律对未来溶浸液酸浓度进行实时预测,有效地优化调节溶浸液酸浓度、提高生产效率、助力铀矿山的智能化转型。
李岩,杨洪英,齐悦
摘要:
在不同热压氧化作用下进行了胡敏酸的分解试验和对金的吸附性试验,并采用傅里叶转换红外光谱、紫外?可见光光谱、扫描电镜图像分析胡敏酸的结构,探究热压氧化作用对胡敏酸在碳质金矿中的“劫金”性质。结果表明:在温度为225 ℃、初始pH=10、反应时间4 h时,胡敏酸的分解率最高,为79.80%;在温度为250 ℃、初始pH=2.5、反应时间3 h时,胡敏酸对金的吸附率最低,为52.11%。红外光谱分析表明,胡敏酸在热压氧化过程中产生了羟基、醇或酚等中间产物,温度较高时不利于中间产物继续分解,碱性环境下胡敏酸中酚类基团不易分解,胡敏酸在热压氧化过程中还产生了醇酚基团和胺类物质,且这类物质随着反应时间延长可以被继续氧化。紫外光谱分析表明,胡敏酸中存在C=O与C=C共轭结构,热压氧化作用并不能使其改变。扫描电镜图像分析表明,胡敏酸的形貌在热压氧化作用后发生了不同的变化,改变了胡敏酸在碳质金矿中的“劫金”性质。
材料与设备
武昊阳,房磊,热合木托拉.买托合提,王博玄,伍嘉祺,潘晓林
摘要:
实现高铁赤泥资源化、规模化利用,提出了高铁赤泥短流程制备超轻陶粒的创新技术,系统研究了原料配比对赤泥基超轻陶粒的堆积密度、吸水率、膨胀指数以及抗压强度的影响规律,并得出了高铁赤泥制备超轻陶粒工艺配方。结果表明:提高膨润土和高铁赤泥比例显著提高陶粒的抗压强度,但恶化陶粒膨胀性能;而提高硅石比例会增大烧结过程中产生液相的黏度,改善陶粒膨胀性能。高铁赤泥、膨润土和硅石质量比为5︰1︰4时,所得超轻陶粒的堆积密度、膨胀指数、吸水率和抗压强度分别为328 kg/m3、291%、7.21%和1.00 MPa。
刘嘉铭,陈紫良,王剑,昝苗苗,何世伟.,康荏翔,肖燕飞
摘要:
稀土是我国不可或缺的重要战略资源,广泛应用于航空航天、军事国防以及新型稀土材料等高科技领域。但是稀土资源在开采和使用过程中不可避免产生大量低浓度稀土废水,在污染水体的同时造成稀土资源的浪费。针对此问题,将磁性纳米Fe3O4与聚苯胺(PANI)相结合制备了磁性复合吸附剂Fe3O4@PANI,通过吸附法对低浓度稀土离子进行富集回收。研究结果表明,外层的聚苯胺有效包裹了内部Fe3O4磁芯,并为其在较低pH的环境下提供了有效保护,使得Fe3O4@PANI相较于Fe3O4对Ho(Ⅲ)离子吸附性能具有显著提升,Fe3O4@PANI的饱和吸附量可达145.48 mg/g,并且吸附过程符合Freundlich模型,三次循环使用后吸附率仍达82.77%。该材料在富集稀土离子方面具有良好的潜力。
刘新凡,李文庆,王辉,杨旭清,高尚
摘要:
以粉煤灰和矿渣为主要原料,过氧化氢为发泡剂,通过改变发泡剂的掺量制备粉煤灰-矿渣基多孔地聚合物(FSPGs)。采用XRD、CT和BET分析表征试样的物相组成和孔隙特征,研究过氧化氢掺量对材料孔隙结构参数和力学性能的影响。同时,通过静态吸附试验研究FSPGs对废水中Pb(Ⅱ)的吸附效果。结果表明:发泡剂掺量4%时,FSPGs的孔隙率相对较高,孔隙连通性好,孔径较大且在三维空间上分布均匀,抗压强度为1.20 MPa。BET分析显示其具有典型的介孔结构,平均孔径8.88 nm,比表面积9.74 m2/g,孔容0.024 cm3/g,对Pb(Ⅱ)的吸附效果较好,吸附过程符合准二级动力学模型。结合FTIR和XPS分析认为Pb(Ⅱ)与FSPGs上以 M-O-T和M-O形式与材料结合,从而实现对Pb(Ⅱ)的高效吸附。
郭勤,林伟,汪露,杨蓉,陈自娇,李雪梅,后春静
摘要:
高效铀吸附材料研发对废弃铀矿山及尾矿库渗滤液超低浓度铀污染的环境安全具有重要意义。通过调控硅酸四乙酯(TEOS)的可控水解,采用静电纺丝工艺一步法直接合成得到三维蓬松结构的SiO2纳米纤维膜(SiO2-NFM),随后通过盐酸羟胺还原氰基法以SiO2-NFM为基底制备了偕胺肟功能化二氧化硅纳米纤维膜(SiO2-AO NFM)。采用SEM、EDS和FTIR对其形貌结构和组成成分进行了分析,通过吸附试验研究了其铀吸附性能。结果表明,偕胺肟基团成功的修饰到了SiO2纳米纤维膜表面,在pH为6,温度为35 ℃时吸附性能最佳,30 min达到平衡。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,在铀酰浓度为10 mg/g时理论最大吸附容量为32.12 mg/g,5 mg/L时理论最大吸附容量为26.05 mg/g。将其试用于浓度为5.56 mg/L的真实尾液,其吸附容量为23.3 mg/g。SiO2-AO NFM对铀的吸附选择性好,首圈去除率高达99%,循环再生6次后依然能够保持76%的吸附性能。
环境工程
赵瑜婷,陈宏亮,陈新,陈诗怡,李斐,孙占学,刘亚洁
摘要:
为防治酸性矿山废水(AMD)对环境的严重危害,以纳米比亚某矿山富集分离得到的命名为H1MTZ23的Desulfovibriomultispirans菌株为基础,探讨其在不同温度、 pH 和碳源条件下对AMD的脱硫性能。结果表明,H1MTZ23在32 ℃,pH为7,乳酸钠作为碳源条件下脱硫效果最佳。当H1MTZ23以玉米芯发酵液为碳源时,SO?2? 去除率可达80.99%,该碳源成本低廉、效率良好,值得进一步研究予以优化。研究发现,在纯培养基中单一菌株体系与复合菌种体系无显著差异,但在废水与玉米芯发酵液为碳源的混合体系中,分别将H1MTZ23(Z)与实验室另外三个菌株A1SXC21Q(X)、C3YC21D(C)、GnLF21(L)依次叠加混合,菌株组合优化了还原环境,增强了脱硫效果,其中Z+X+C+L的硫酸根去除率最佳(67.31%)。研究结果可为微生物修复AMD以及高效、低成本的废水治理技术的开发提供理论参考。
陈宏亮,彭洪娇,刘亚洁,余小霞,孙占学
摘要:
酸法地浸停采铀矿山地下水污染已成为一个亟待解决的环境问题。研究了不同来源的硫酸盐还原菌(SRB)在铀矿山污染地下水中脱硫固铀效果的差异性。选取4株来源不同的SRB菌株,包括A3m-21ZLL、A1SXC21Q、C31YC21D和GnLF21,开展在不同铀浓度梯度地下水中的试验,系统比较其硫酸盐还原能力和铀去除效果。结果表明,菌株来源显著影响其脱硫及固铀性能。铀矿周围废弃农田土壤样品中富集的菌株A1SXC21Q在3~5 mg/L铀浓度下表现最佳,72 h内硫酸根完全去除,铀去除率达100%;酸法地浸停采铀矿山污染地下水中富集的菌株C31YC21D在7~10 mg/L环境中优势显著,72 h铀去除率超过80%。相较而言,铀矿渗浸场尾渣中富集的菌株A3m-21ZLL和填埋场滤沥液中富集的菌株GnLF21去除效率较低,特别是GnLF21在铀浓度较高的环境中脱硫固铀效果最差。本研究有助于为生物修复铀矿山污染地下水的菌株筛选提供依据。
林才顺,王蕴航
摘要:
综述了以降低碳捕集能耗和提升经济效益为目的的化学吸收法碳捕集关键设备及工艺优化研究进展。一方面重点概述了化学吸收工艺与膜分离法、吸附法等其他过程耦合工艺以及与其他工业过程如工业固废及废液处理、可再生能源利用以及电化学等相结合优化研究进展;另一方面详细分析了碳捕集两个关键核心设备吸收塔和解吸塔的优化研究现状。以期为工业规模化高效绿色碳捕集提供新的思路,助力我国实现碳达峰和碳中和的战略减排目标,推进低碳经济下的绿色循环发展。
吴俊哲,宋勇,蒋涛,宣铿,吴琳伟,王师齐,钟家乐,高柏
摘要:
硫酸铵浸出工艺提取稀土元素导致稀土矿山地下水氮污染严重超标。针对稀土矿山地下水氨氮浓度高、酸性强以及重金属离子丰富等特点,采用玉米芯、陶粒和水泥作为复合填料,耦合构建了异养硝化-好氧反硝化(HNAD)高效脱氮反应器。研究了HNAD在复合填料耦合作用下处理稀土矿山地下水的脱氮性能和机理。结果表明,23天内NO3--N和NH4+-N的去除率可分别稳定在94.20%和81.22%以上,且反应器可以为脱氮提供碱性环境。FT-IR和CLSM分析表明,在使用玉米芯作为缓释碳源时,复合填料可以为微生物提供良好的附着点,并且能够生成稳定的胞外聚合物(EPS)以促进脱氮。微生物多样性分析结果表明,Thauera和Treponema能够适应稀土矿山地下水环境,为反应器的主要脱氮微生物。本研究为HNAD在稀土矿山地下水中的应用提供了理论依据和技术参考。
赵陈龙,周世跃,陶燕蓝
摘要:
为探究废弃铜矿尾矿区重金属的环境风险,以云南省某废弃铜矿尾矿库为研究对象,通过调查地块历史变迁、现场踏勘,对土壤、地下水、地表水及废渣进行采样分析,综合运用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数以及综合潜在生态风险指数等评估方法对重金属污染状况进行全面评价。结果显示,项目区废渣属于第I类一般工业固体废物,地表水及地下水均能满足Ⅲ类标准限值要求,但是堆渣场周边农用地及非农用地土壤存在重金属As、Cu和Ni元素超标现象。单因子污染指数评价结果显示,项目区土壤整体均处于轻度污染及其以下水平,但As和Cd两种重金属元素处于警戒线分级标准之间,要加强对这两种重金属的关注。内梅罗综合污染指数显示,项目区56.76%的点位处于警戒线及轻度污染水平,表明项目区重金属污染情况不容忽视。根据综合潜在生态风险指数分析,项目区土壤综合潜在生态风险指数在33.200~62.162,整体生态风险较低。鉴于堆渣场周边土壤中的重金属存在超标现象,为避免这些重金属元素通过食物链等潜在途径侵入人体,对健康造成潜在风险,在研究区重金属污染问题得到有效解决之前,建议在研究区的受影响范围内暂停种植粮食、蔬果及其他植物,以规避可能对人体健康造成的潜在风险与危害。
楼思迪,曾彦琦,任浏祎,杨思原,包申旭,汪少华,李维峰,王良杰
摘要:
磷石膏(PG)是磷酸生产过程中的副产品,全球产量巨大,中国是其主要生产国。中国PG年产量已达0.75亿t,全球累计堆积量超过60亿t。大量堆积的PG不仅占用土地资源,还带来水、土壤和空气污染等环境风险,阻碍了磷化工行业的可持续发展。然而,由于PG的物理化学性质与天然石膏相似,其在建筑行业等领域的资源化利用具有潜力,可用于生产各式建筑材料。本研究聚焦于PG的煅烧工艺,旨在研究现阶段将其转化为β-半水石膏(β-HPG)和Ⅱ型无水石膏等高价值建筑材料的工艺。研究探讨了传统煅烧方法以及更先进的流化床煅烧技术。此外,还探索了煅烧—酸浸联合处理等创新方法,以提高PG利用的质量和效率。煅烧过程可分为脱水、分解和相变三个阶段,温度控制对最终产品性能至关重要。研究表明,流化床煅烧和两步流化床煅烧在效率和产品稳定性方面表现优异,低温慢烧工艺提高了产品的均匀性并降低了能耗。煅烧—酸浸联合处理显著提高了PG的白度和纯度,使其适用于高附加值应用。优化后的煅烧工艺可有效将PG转化为高质量建筑材料,为PG的资源化利用提供了新途径,有助于磷化工行业的可持续发展。
冶金史
黄全胜,李永春,朱槿
摘要:
对广西合浦汉代墓葬发掘出土铁器开展科学研究。主要采用扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金相观察等手段,对合浦汉墓出土馆藏的6件铁器样品进行了成份检测分析和显微组织观察。结果表明,至晚自西汉开始合浦地区大量应用生铁铸造和生铁炒钢制品,汉代时期该地区同时使用块炼铁和生铁冶金技术,中原地区农耕技术至晚汉代传播至广西沿海地区。
姜婷婷,于海明,郁永彬
摘要:
南海西北陆坡一号沉船遗址发现了大量造型精美的外销黄铜器,具有浓厚的伊斯兰风格。对提取的出水铜器开展金相组织、合金成分以及微量元素分析。结果表明,沉船出水铜器的成形方式以锻制为主,薄壁器物占比大,制造水平较高;合金材质均为黄铜,根据技术和原料特征分析,此批铜器应为矿炼黄铜,并很有可能来自南方地区,分布集中的锌含量和较少的硫化物夹杂反映出工匠已经具备比较成熟的矿炼合金化技术。
罗喆,郭芮彤,彭勃,顾岩,范安川
摘要:
六安地区是长江流域出土楚镜较集中的地区。通过系统科技分析发现8件六安地区出土战国楚镜以铅锡青铜为主,另有少量为锡青铜。除1件双龙墓地出土山字纹铜镜的铜料和铅料来源明显不同以外,大部分六安地区出土战国楚镜很可能产自同一铸镜体系,它们使用相同来源的铜料,且铅料资源也主要指向长江中游地区。进一步对比研究表明,楚国东部和楚国南部的铸镜矿料利用模式区别明显,其中南岭矿料在楚国东部铸镜体系中的消退暗示战国晚期楚国政治势力和物料开发的重要变化,同时期楚国铸镜中心可能向六安-寿县一带转移。
赵嘉田,胡胜,郁永彬,姚智辉
摘要:
以江西寻阳城遗址出土的两面汉代“黑漆古”铜镜为主体,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等对其进行形貌观察和成分分析。结果表明,两面“黑漆古”铜镜均为CuSn合金+Pb,表面富锡层与基体连接紧密,又可分为过渡层和非金属层。与不同地区出土汉代“黑漆古”铜镜和腐殖酸处理青铜样品相对比,发现较为一致的特征:从基体到非金属层铜含量逐渐减少、锡含量逐渐增多,变化曲线接近重合;杂质元素种类、含量均增多;腐蚀过程均表现为α相优先腐蚀;良好的耐腐蚀性主要与锡氧化物有关;多出土于偏酸性的红壤或棕壤分布地区。综合研究认为“黑漆古”是高锡青铜在埋藏环境中自然腐蚀形成的,与人工处理无关。这两面铜镜的分析检测丰富了“黑漆古”铜镜研究的数据库,为“黑漆古”自然形成提供了更多科学依据,对研究古代金属工艺、汉代不同地区铜镜铸造技术等问题具有重要的意义。
李凯旭,罗立书,黄全胜
摘要:
大僚古代冶铁遗址位于广西百色市田东县印茶镇僚坤村,面积约500 m2,为2023年调查新见,遗存有炉渣、木炭等冶金遗物和早期陶片和宋明时期瓷片等伴随物。采用扫描电子显微镜及能谱分析(SEM-EDS)、X射线荧光光谱分析(ED-XRF)和金(矿)相分析等科技手段,对该遗址的15个冶金炉渣样品进行了基体成分检测和显微组织观察,利用加速器质谱仪(AMS)进行碳十四测年。结果表明,大僚遗址为炒钢遗址,炉渣样品均属铁硅钙系高铁渣;碳十四年代为330±20(BP),炒钢冶金活动至晚于明代中期开始。
重有色金属
王云燕,卢扬琴,唐巾尧,徐慧,柯勇,李云,彭聪,闵小波
摘要:
有色冶金过程中产生与排出的固体废物兼具资源属性与环境属性,且二者交互影响,明确固废的资源环境属性是提高其高值化利用的关键。针对铅冶炼过程固废资源环境属性认知不足的问题,解析了铅冶炼固废的资源环境属性,确定了固废源解析清单,并提出固废的处理与处置策略,为铅冶炼系统固废的分类处置、综合利用提供理论指导。基于对铅冶炼固体废物性质的全面分析、元素形态及物相嵌布的深入解析,建立了铅冶炼固废元素含量的解析清单与浸出毒性的解析清单。固废综合利用实现资源化时需注意多金属回收和有害元素分离与稳定化、无害化。铅冶炼系统几乎所有固体废物都含有铜、铅、锌、砷、镉和铬。采集的20个固废样品中有13个固废属于高浸出危险性固废,5个样品属于低浸出危险性固废,只有2个样品属于一般固废。环保污泥具有有毒重金属的所有形态,是非常危险的固体废物。每一种渣中元素的赋存状态各不相同。如烟气处理酸泥与铅精炼氧化渣主要成分为均为铅(51.2%、41.1%),但其中铅分别以硫酸铅及氧化铅、单质铅的形式存在,烟气处理酸泥中铅主要以残渣态赋存,而氧化渣中铅则主要以酸可提取态、可氧化态形式存在。铅冶炼固废资源化回收过程应注意部分重金属元素的影响,进行分离除杂;对于环保污泥、石膏渣等有价金属含量均较低,重金属浸出毒性高、迁移能力强的固废则需重点关注进行处理处置,降低其环境危害性。
曲超,马保中,董准勤,李雪山,徐新淼,王永梅
摘要:
以某厂反射炉产出的黑冰铜为原料,碳粉为还原剂,二氧化硅为造渣剂,进行了黑冰铜深度还原熔炼研究。结果表明:黑冰铜中的锡以二氧化锡和锡酸钠的形式存在,在合适的熔炼温度条件下,添加适量的二氧化硅和碳粉可实现黑冰铜中锡的深度还原和高效回收,锡的回收率可以达到97.32%,还原渣含锡约为0.08%,铅锡合金中锡含量可达到18.9%。最佳试验条件为:还原熔炼温度1 200 ℃、熔炼时间60 min、碳粉添加量16%、二氧化硅添加量2%。
李回汉,田炳阳,高文成,温建康
摘要:
我国锌精矿来源复杂,组分含量波动大,湿法炼锌体系离子种类多、杂质离子与主金属浓度差异大,导致测试信号掩蔽、精度低、控制滞后,难以满足长周期大极板高纯度锌生产的要求。通过对铅银阳极板在160 g/L的Zn2+电解液中加入不同浓度的Mn2+进行电化学测试和阳极板表面的阳极泥沉积形貌分析,揭示了Mn2+浓度对锌电解过程中金属离子的迁移传输机理及交互影响机制。测试表明,0~4 g/L的Mn2+能够促进铅银阳极板在锌电解中的铅腐蚀,腐蚀电流密度变大,电解反应的阻抗减弱,电解体系的导电性增强;Mn2+浓度提高到8 g/L,则抑制阳极板的铅腐蚀。低浓度Mn2+促进了铅腐蚀反应。
陈宇,黄煜栋,刘学斌,李海生,劳佳锋
摘要:
在湿法炼锌的中性浸出过程中,pH的稳定性直接影响产品的生产质量。针对传统人工控制方法在应对溶剂浓度波动和大时滞所带来的pH稳定控制难题,提出了一种基于主动学习分类的模糊规则提取策略。通过深入分析过程机理,将中性浸出过程细分为多个典型工况。利用近似线性依赖方法和主动学习算法,从大量历史数据中精确筛选出代表典型工况的信息样本。随后,采用支持向量机算法,在不同的工况下提取支持向量,并构建模糊规则集。通过实际工业数据的案例进行仿真验证,结果表明,该方法在不同工况下的pH控制合格率高达93.17%,方差低至0.011,充分验证了算法的有效性与实用性。该成果为中性浸出过程的pH稳定控制提供了坚实而有效的支撑。
郭纵,李涛,刘朋远,成 业,郑朝振,刘三平
摘要:
随着新能源产业的快速发展,锂电池循环利用需求增长。锂离子电池拆解产生的黑粉中含有多种有价值金属,同时也包含有毒难处理的氟化物。开发高效的氟去除技术对电池回收行业的可持续发展至关重要。针对电池黑粉浸出液中氟的深度去除,采用溶剂萃取法,以甲基三辛基硫酸氢铵([N1,8,8,8][HSO4])为萃取剂,磷酸三丁酯(TPB)为协萃剂,探究了酸度、温度、萃取剂浓度、相比、时间以及不同金属离子对氟萃取效率的影响。结果表明,当酸度pH=1.0、有机相体积组成为5% [N1,8,8,8][HSO4]+25%TBP+70%磺化煤油、相比O/A=2:1、萃取时间7 min时,可实现单级萃取效率为50%。使用氢氧化钠作为反萃剂,当反萃剂浓度为0.5 mol/L,相比O/A为1︰1或2︰1时,可实现氟的高效反萃。并通过串级逆流模拟试验验证优化条件下,电池黑粉浸出液中氟的萃取效果,萃氟效率可达99.7%。
轻有色金属
温丹辉,詹宁宁,张亚楠,吴军,张阳,刘庆生,刘建国,陈善永
摘要:
铝电解槽阴极炭块的完整性对槽寿命至关重要,其在高温、电解质侵蚀等多种因素作用下易出现裂缝、破损等问题,传统检测技术难以捕捉阴极炭块破损的早期特征及动态变化过程。鉴于此,引入声发射检测技术来检测炭块破损过程中产生的声发射信号,对石墨质和石墨化阴极炭块进行单轴加载试验。通过累积AE振铃计数和轴向刚度分析确定裂纹闭合应力σ_cc、起裂应力σ_ci、损伤应力σ_cd和峰值应力σ_cp的应力阈值。基于这些应力阈值,将炭块破损过程划分为压密阶段、弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段和不稳定扩展阶段等四个阶段。同时,对各阶段的声发射参数信号特征进行了研究,揭示了不同破损阶段的声发射参数演化规律。研究表明:1)阴极炭块的声发射b值在裂纹稳定扩展阶段和不稳定扩展阶段长时间处于低位小幅度波动,这表明炭块在失稳破损过程中,裂纹发展速率较为平稳。2)在炭块损伤过程中,石墨化阴极炭块的声发射S值比石墨质阴极炭块更低,这表明石墨质炭块内部裂纹的扩展速率更为剧烈。当S值长时间处于中高位时,预示着阴极炭块破损可能产生。3)基于RA-AF统计的各应力阶段的张剪裂纹占比结果表明,剪切裂纹占比上升是阴极炭块趋近破损的前兆特征。
黄小锐,姜震宇,徐梓馥,王康军,许光文,赵坤
摘要:
高硅菱镁矿因其硅含量高无法满足镁质耐火材料对原料的要求,被视为菱镁固废,未得到有效利用。通过硅热法来冶炼高硅菱镁矿中的金属镁是实现固废资源化、高值化的一种有效途径。以高硅菱镁矿为原料,在高温、真空环境下进行了炼镁试验,并通过XRD、SEM-EDS等测试方法对反应机理进行了研究。结果发现还原温度对高硅菱镁矿试验影响较大,当还原温度<1 000 ℃时,基本不发生还原反应。在高硅菱镁矿炼镁试验中,伴随着镁砂的还原反应进行,首先生成Ca3SiO5,然后生成中间相CaSi2,最后生成Ca2SiO4。反应动力学研究表明,在高硅菱镁矿炼镁试验过程中,平均表观活化能为383.05 kJ/mol,并且呈现出界面球状收缩的三维相边界反应特征。
王建凯,杜世伟,高峰,陈丽娇
摘要:
将皮江法工艺中还原阶段的设备从“横罐”升级为“竖罐”,已成为减少镁冶炼过程环境影响的主要改进方向。采用生命周期评价(LCA)的方法,分别对典型企业的两种工艺生产一吨高性能镁合金AZ91的全生命周期碳排放进行了对比分析。并以时间序列分析预测了中国原镁生产过程CO2排放的变化趋势和减排潜力。研究结果表明,与传统的横罐皮江法工艺相比,竖罐皮江法在能耗和物耗方面实现了显著降低,单位产品碳排放量减少了33%。2001—2023年中国原镁碳排放量的变化呈现出“M”型趋势,其中原镁产量是影响碳排放变化的主要因素。单位原镁碳排放量持续下降、能源结构的调整和设备的升级改造是实现单位碳排放降低的主要原因。以当前技术发展预测2025—2035年,原镁产能利用率将稳步上升,产量将实现稳步增长,并预计在2031年达到镁行业的碳排放峰值。
夏亮,杜淑华,朱国庆,余长军,吴磊
摘要:
为综合回收某热液蚀变型黏土锂矿中的石英和锂,开展了选冶联合提锂试验。原矿矿物成分主要为长石、石英、绿泥石、白云母,含Li2O 0.214%。采用制砂—擦洗—脱泥—磁选—浮选工艺流程回收石英,获得产率为8.45%、SiO2品位为99.16%的石英精矿,以及产率为5.02%、SiO2品位为95.43%的石英次精矿,锂主要富集于泥质矿物、弱磁性矿物和浮选尾矿中。采用硫酸熟化—水浸工艺进行提锂,适宜的工艺条件为:酸矿比1.5︰1、熟化温度160 ℃、熟化时间4.0 h、酸浓度60%、水浸液固比2︰1、水浸时间1.0 h,在此条件下,泥质矿物、弱磁性矿物和浮选尾矿中锂的浸出率分别为98.40%、91.21%、83.75%,锂的综合浸出率为93.67%。
稀贵金属
刘雪峰,刘金辉,何挺,阳奕汉,邢拥国,王如意,梁大业,闫学锐,黄健
摘要:
为明确酸法地浸采铀过程含矿层渗透性演化规律,在巴彦乌拉铀矿C12采区“一注四抽”单元开展地浸现场地下水示踪试验量化溶浸液于含矿层中流速特征,以溶浸液流速变化特征反映含矿层渗透系数演化规律。结果表明:地浸一年后含矿层溶浸液运移通道数及溶浸液流速均普遍下降;地浸两年,含矿层堵塞不断加重,溶浸液流速累计降低6.25%~45.00%,部分运移通道的溶浸液已无法渗流,较好渗透性的路径含矿层的渗透性降低程度更为明显,且长石发生黏土化蚀变和石膏沉淀是造成含矿层堵塞的重要机制。
刘志锋,林芝宁,阳奕汉,王如意,张传飞,梁大业,唐俊贤
摘要:
“双碳”目标下,铀矿的高效产出将直接影响核能的发展及国家能源转型的进程。在酸法地浸采铀过程中,准确预测溶浸液酸浓度对提升铀的浸出率以及保护矿体环境和浸出设备具有实际意义。提出了基于自相关机制和自注意力机制的iAutoformer模型,通过对历史时间序列自相关性进行加权并滚动聚合,发掘序列的周期性并揭示更多隐藏因素,扩展了信息的利用率,从而获得更好的预测结果。试验平均结果表明,iAutoformer模型相较长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM,2000)模型能够在小数值波动中发现序列变化规律,在试验平均结果中绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)由0.232下降至0.205、均方误差(Mean Square Error,MSE)由0.089下降至0.072;相较iTransformer(Inverted Transformer, 2023)及PatchTST(Patch Time Series Transformer, 2022),模型在周期性变化明显的预测结果中更能拟合真实数值,MAE分别下降0.005、0.004,MSE均下降0.003。从地浸采铀现场生产环境角度出发提出预测方法,学习历史数据中的规律对未来溶浸液酸浓度进行实时预测,有效地优化调节溶浸液酸浓度、提高生产效率、助力铀矿山的智能化转型。
李岩,杨洪英,齐悦
摘要:
在不同热压氧化作用下进行了胡敏酸的分解试验和对金的吸附性试验,并采用傅里叶转换红外光谱、紫外?可见光光谱、扫描电镜图像分析胡敏酸的结构,探究热压氧化作用对胡敏酸在碳质金矿中的“劫金”性质。结果表明:在温度为225 ℃、初始pH=10、反应时间4 h时,胡敏酸的分解率最高,为79.80%;在温度为250 ℃、初始pH=2.5、反应时间3 h时,胡敏酸对金的吸附率最低,为52.11%。红外光谱分析表明,胡敏酸在热压氧化过程中产生了羟基、醇或酚等中间产物,温度较高时不利于中间产物继续分解,碱性环境下胡敏酸中酚类基团不易分解,胡敏酸在热压氧化过程中还产生了醇酚基团和胺类物质,且这类物质随着反应时间延长可以被继续氧化。紫外光谱分析表明,胡敏酸中存在C=O与C=C共轭结构,热压氧化作用并不能使其改变。扫描电镜图像分析表明,胡敏酸的形貌在热压氧化作用后发生了不同的变化,改变了胡敏酸在碳质金矿中的“劫金”性质。
材料与设备
武昊阳,房磊,热合木托拉.买托合提,王博玄,伍嘉祺,潘晓林
摘要:
实现高铁赤泥资源化、规模化利用,提出了高铁赤泥短流程制备超轻陶粒的创新技术,系统研究了原料配比对赤泥基超轻陶粒的堆积密度、吸水率、膨胀指数以及抗压强度的影响规律,并得出了高铁赤泥制备超轻陶粒工艺配方。结果表明:提高膨润土和高铁赤泥比例显著提高陶粒的抗压强度,但恶化陶粒膨胀性能;而提高硅石比例会增大烧结过程中产生液相的黏度,改善陶粒膨胀性能。高铁赤泥、膨润土和硅石质量比为5︰1︰4时,所得超轻陶粒的堆积密度、膨胀指数、吸水率和抗压强度分别为328 kg/m3、291%、7.21%和1.00 MPa。
刘嘉铭,陈紫良,王剑,昝苗苗,何世伟.,康荏翔,肖燕飞
摘要:
稀土是我国不可或缺的重要战略资源,广泛应用于航空航天、军事国防以及新型稀土材料等高科技领域。但是稀土资源在开采和使用过程中不可避免产生大量低浓度稀土废水,在污染水体的同时造成稀土资源的浪费。针对此问题,将磁性纳米Fe3O4与聚苯胺(PANI)相结合制备了磁性复合吸附剂Fe3O4@PANI,通过吸附法对低浓度稀土离子进行富集回收。研究结果表明,外层的聚苯胺有效包裹了内部Fe3O4磁芯,并为其在较低pH的环境下提供了有效保护,使得Fe3O4@PANI相较于Fe3O4对Ho(Ⅲ)离子吸附性能具有显著提升,Fe3O4@PANI的饱和吸附量可达145.48 mg/g,并且吸附过程符合Freundlich模型,三次循环使用后吸附率仍达82.77%。该材料在富集稀土离子方面具有良好的潜力。
刘新凡,李文庆,王辉,杨旭清,高尚
摘要:
以粉煤灰和矿渣为主要原料,过氧化氢为发泡剂,通过改变发泡剂的掺量制备粉煤灰-矿渣基多孔地聚合物(FSPGs)。采用XRD、CT和BET分析表征试样的物相组成和孔隙特征,研究过氧化氢掺量对材料孔隙结构参数和力学性能的影响。同时,通过静态吸附试验研究FSPGs对废水中Pb(Ⅱ)的吸附效果。结果表明:发泡剂掺量4%时,FSPGs的孔隙率相对较高,孔隙连通性好,孔径较大且在三维空间上分布均匀,抗压强度为1.20 MPa。BET分析显示其具有典型的介孔结构,平均孔径8.88 nm,比表面积9.74 m2/g,孔容0.024 cm3/g,对Pb(Ⅱ)的吸附效果较好,吸附过程符合准二级动力学模型。结合FTIR和XPS分析认为Pb(Ⅱ)与FSPGs上以 M-O-T和M-O形式与材料结合,从而实现对Pb(Ⅱ)的高效吸附。
郭勤,林伟,汪露,杨蓉,陈自娇,李雪梅,后春静
摘要:
高效铀吸附材料研发对废弃铀矿山及尾矿库渗滤液超低浓度铀污染的环境安全具有重要意义。通过调控硅酸四乙酯(TEOS)的可控水解,采用静电纺丝工艺一步法直接合成得到三维蓬松结构的SiO2纳米纤维膜(SiO2-NFM),随后通过盐酸羟胺还原氰基法以SiO2-NFM为基底制备了偕胺肟功能化二氧化硅纳米纤维膜(SiO2-AO NFM)。采用SEM、EDS和FTIR对其形貌结构和组成成分进行了分析,通过吸附试验研究了其铀吸附性能。结果表明,偕胺肟基团成功的修饰到了SiO2纳米纤维膜表面,在pH为6,温度为35 ℃时吸附性能最佳,30 min达到平衡。吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,在铀酰浓度为10 mg/g时理论最大吸附容量为32.12 mg/g,5 mg/L时理论最大吸附容量为26.05 mg/g。将其试用于浓度为5.56 mg/L的真实尾液,其吸附容量为23.3 mg/g。SiO2-AO NFM对铀的吸附选择性好,首圈去除率高达99%,循环再生6次后依然能够保持76%的吸附性能。
环境工程
赵瑜婷,陈宏亮,陈新,陈诗怡,李斐,孙占学,刘亚洁
摘要:
为防治酸性矿山废水(AMD)对环境的严重危害,以纳米比亚某矿山富集分离得到的命名为H1MTZ23的Desulfovibriomultispirans菌株为基础,探讨其在不同温度、 pH 和碳源条件下对AMD的脱硫性能。结果表明,H1MTZ23在32 ℃,pH为7,乳酸钠作为碳源条件下脱硫效果最佳。当H1MTZ23以玉米芯发酵液为碳源时,SO?2? 去除率可达80.99%,该碳源成本低廉、效率良好,值得进一步研究予以优化。研究发现,在纯培养基中单一菌株体系与复合菌种体系无显著差异,但在废水与玉米芯发酵液为碳源的混合体系中,分别将H1MTZ23(Z)与实验室另外三个菌株A1SXC21Q(X)、C3YC21D(C)、GnLF21(L)依次叠加混合,菌株组合优化了还原环境,增强了脱硫效果,其中Z+X+C+L的硫酸根去除率最佳(67.31%)。研究结果可为微生物修复AMD以及高效、低成本的废水治理技术的开发提供理论参考。
陈宏亮,彭洪娇,刘亚洁,余小霞,孙占学
摘要:
酸法地浸停采铀矿山地下水污染已成为一个亟待解决的环境问题。研究了不同来源的硫酸盐还原菌(SRB)在铀矿山污染地下水中脱硫固铀效果的差异性。选取4株来源不同的SRB菌株,包括A3m-21ZLL、A1SXC21Q、C31YC21D和GnLF21,开展在不同铀浓度梯度地下水中的试验,系统比较其硫酸盐还原能力和铀去除效果。结果表明,菌株来源显著影响其脱硫及固铀性能。铀矿周围废弃农田土壤样品中富集的菌株A1SXC21Q在3~5 mg/L铀浓度下表现最佳,72 h内硫酸根完全去除,铀去除率达100%;酸法地浸停采铀矿山污染地下水中富集的菌株C31YC21D在7~10 mg/L环境中优势显著,72 h铀去除率超过80%。相较而言,铀矿渗浸场尾渣中富集的菌株A3m-21ZLL和填埋场滤沥液中富集的菌株GnLF21去除效率较低,特别是GnLF21在铀浓度较高的环境中脱硫固铀效果最差。本研究有助于为生物修复铀矿山污染地下水的菌株筛选提供依据。
林才顺,王蕴航
摘要:
综述了以降低碳捕集能耗和提升经济效益为目的的化学吸收法碳捕集关键设备及工艺优化研究进展。一方面重点概述了化学吸收工艺与膜分离法、吸附法等其他过程耦合工艺以及与其他工业过程如工业固废及废液处理、可再生能源利用以及电化学等相结合优化研究进展;另一方面详细分析了碳捕集两个关键核心设备吸收塔和解吸塔的优化研究现状。以期为工业规模化高效绿色碳捕集提供新的思路,助力我国实现碳达峰和碳中和的战略减排目标,推进低碳经济下的绿色循环发展。
吴俊哲,宋勇,蒋涛,宣铿,吴琳伟,王师齐,钟家乐,高柏
摘要:
硫酸铵浸出工艺提取稀土元素导致稀土矿山地下水氮污染严重超标。针对稀土矿山地下水氨氮浓度高、酸性强以及重金属离子丰富等特点,采用玉米芯、陶粒和水泥作为复合填料,耦合构建了异养硝化-好氧反硝化(HNAD)高效脱氮反应器。研究了HNAD在复合填料耦合作用下处理稀土矿山地下水的脱氮性能和机理。结果表明,23天内NO3--N和NH4+-N的去除率可分别稳定在94.20%和81.22%以上,且反应器可以为脱氮提供碱性环境。FT-IR和CLSM分析表明,在使用玉米芯作为缓释碳源时,复合填料可以为微生物提供良好的附着点,并且能够生成稳定的胞外聚合物(EPS)以促进脱氮。微生物多样性分析结果表明,Thauera和Treponema能够适应稀土矿山地下水环境,为反应器的主要脱氮微生物。本研究为HNAD在稀土矿山地下水中的应用提供了理论依据和技术参考。
赵陈龙,周世跃,陶燕蓝
摘要:
为探究废弃铜矿尾矿区重金属的环境风险,以云南省某废弃铜矿尾矿库为研究对象,通过调查地块历史变迁、现场踏勘,对土壤、地下水、地表水及废渣进行采样分析,综合运用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数以及综合潜在生态风险指数等评估方法对重金属污染状况进行全面评价。结果显示,项目区废渣属于第I类一般工业固体废物,地表水及地下水均能满足Ⅲ类标准限值要求,但是堆渣场周边农用地及非农用地土壤存在重金属As、Cu和Ni元素超标现象。单因子污染指数评价结果显示,项目区土壤整体均处于轻度污染及其以下水平,但As和Cd两种重金属元素处于警戒线分级标准之间,要加强对这两种重金属的关注。内梅罗综合污染指数显示,项目区56.76%的点位处于警戒线及轻度污染水平,表明项目区重金属污染情况不容忽视。根据综合潜在生态风险指数分析,项目区土壤综合潜在生态风险指数在33.200~62.162,整体生态风险较低。鉴于堆渣场周边土壤中的重金属存在超标现象,为避免这些重金属元素通过食物链等潜在途径侵入人体,对健康造成潜在风险,在研究区重金属污染问题得到有效解决之前,建议在研究区的受影响范围内暂停种植粮食、蔬果及其他植物,以规避可能对人体健康造成的潜在风险与危害。
楼思迪,曾彦琦,任浏祎,杨思原,包申旭,汪少华,李维峰,王良杰
摘要:
磷石膏(PG)是磷酸生产过程中的副产品,全球产量巨大,中国是其主要生产国。中国PG年产量已达0.75亿t,全球累计堆积量超过60亿t。大量堆积的PG不仅占用土地资源,还带来水、土壤和空气污染等环境风险,阻碍了磷化工行业的可持续发展。然而,由于PG的物理化学性质与天然石膏相似,其在建筑行业等领域的资源化利用具有潜力,可用于生产各式建筑材料。本研究聚焦于PG的煅烧工艺,旨在研究现阶段将其转化为β-半水石膏(β-HPG)和Ⅱ型无水石膏等高价值建筑材料的工艺。研究探讨了传统煅烧方法以及更先进的流化床煅烧技术。此外,还探索了煅烧—酸浸联合处理等创新方法,以提高PG利用的质量和效率。煅烧过程可分为脱水、分解和相变三个阶段,温度控制对最终产品性能至关重要。研究表明,流化床煅烧和两步流化床煅烧在效率和产品稳定性方面表现优异,低温慢烧工艺提高了产品的均匀性并降低了能耗。煅烧—酸浸联合处理显著提高了PG的白度和纯度,使其适用于高附加值应用。优化后的煅烧工艺可有效将PG转化为高质量建筑材料,为PG的资源化利用提供了新途径,有助于磷化工行业的可持续发展。
冶金史
黄全胜,李永春,朱槿
摘要:
对广西合浦汉代墓葬发掘出土铁器开展科学研究。主要采用扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)、金相观察等手段,对合浦汉墓出土馆藏的6件铁器样品进行了成份检测分析和显微组织观察。结果表明,至晚自西汉开始合浦地区大量应用生铁铸造和生铁炒钢制品,汉代时期该地区同时使用块炼铁和生铁冶金技术,中原地区农耕技术至晚汉代传播至广西沿海地区。
姜婷婷,于海明,郁永彬
摘要:
南海西北陆坡一号沉船遗址发现了大量造型精美的外销黄铜器,具有浓厚的伊斯兰风格。对提取的出水铜器开展金相组织、合金成分以及微量元素分析。结果表明,沉船出水铜器的成形方式以锻制为主,薄壁器物占比大,制造水平较高;合金材质均为黄铜,根据技术和原料特征分析,此批铜器应为矿炼黄铜,并很有可能来自南方地区,分布集中的锌含量和较少的硫化物夹杂反映出工匠已经具备比较成熟的矿炼合金化技术。
罗喆,郭芮彤,彭勃,顾岩,范安川
摘要:
六安地区是长江流域出土楚镜较集中的地区。通过系统科技分析发现8件六安地区出土战国楚镜以铅锡青铜为主,另有少量为锡青铜。除1件双龙墓地出土山字纹铜镜的铜料和铅料来源明显不同以外,大部分六安地区出土战国楚镜很可能产自同一铸镜体系,它们使用相同来源的铜料,且铅料资源也主要指向长江中游地区。进一步对比研究表明,楚国东部和楚国南部的铸镜矿料利用模式区别明显,其中南岭矿料在楚国东部铸镜体系中的消退暗示战国晚期楚国政治势力和物料开发的重要变化,同时期楚国铸镜中心可能向六安-寿县一带转移。
赵嘉田,胡胜,郁永彬,姚智辉
摘要:
以江西寻阳城遗址出土的两面汉代“黑漆古”铜镜为主体,利用金相显微镜、扫描电子显微镜等对其进行形貌观察和成分分析。结果表明,两面“黑漆古”铜镜均为CuSn合金+Pb,表面富锡层与基体连接紧密,又可分为过渡层和非金属层。与不同地区出土汉代“黑漆古”铜镜和腐殖酸处理青铜样品相对比,发现较为一致的特征:从基体到非金属层铜含量逐渐减少、锡含量逐渐增多,变化曲线接近重合;杂质元素种类、含量均增多;腐蚀过程均表现为α相优先腐蚀;良好的耐腐蚀性主要与锡氧化物有关;多出土于偏酸性的红壤或棕壤分布地区。综合研究认为“黑漆古”是高锡青铜在埋藏环境中自然腐蚀形成的,与人工处理无关。这两面铜镜的分析检测丰富了“黑漆古”铜镜研究的数据库,为“黑漆古”自然形成提供了更多科学依据,对研究古代金属工艺、汉代不同地区铜镜铸造技术等问题具有重要的意义。
李凯旭,罗立书,黄全胜
摘要:
大僚古代冶铁遗址位于广西百色市田东县印茶镇僚坤村,面积约500 m2,为2023年调查新见,遗存有炉渣、木炭等冶金遗物和早期陶片和宋明时期瓷片等伴随物。采用扫描电子显微镜及能谱分析(SEM-EDS)、X射线荧光光谱分析(ED-XRF)和金(矿)相分析等科技手段,对该遗址的15个冶金炉渣样品进行了基体成分检测和显微组织观察,利用加速器质谱仪(AMS)进行碳十四测年。结果表明,大僚遗址为炒钢遗址,炉渣样品均属铁硅钙系高铁渣;碳十四年代为330±20(BP),炒钢冶金活动至晚于明代中期开始。