2024年第9期目录
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    环境工程
  • 刘风琴,李劼,陈开斌,李荣斌,谢明壮,刘桂华,赵洪亮
    摘要:
    系统梳理了我国铝工业大宗固危废赤泥、铝灰、电解槽大修渣、阳极炭渣的产排情况及对环境的危害,总结了当前各种固危废资源化利用的技术研发和工业化应用的现状,剖析了当前固危废资源化利用中存在的主要问题,指出了我国铝工业固危废安全治理及资源化利用技术的研究及发展趋势。
  • 张晨阳,王嵘,岳彤,孙伟,余恒,韩明君,李赛,李文渊,张文龙,李轶
    摘要:
    随着城市化、工业化以及农业现代化进程加快,电子信息行业快速发展的同时产生了大量电子电镀重金属废水。这类型废水成分复杂、赋存稳定、危害极大且具有一定资源属性,目前较流行的混凝沉淀法处理效果不佳,污泥量大,存在二次污染且无法资源化回收。基于此,归纳总结了电子电镀重金属废水的来源与危害,归纳分析了现行主要技术存在的不足,系统介绍了基于分类处理-分质利用的电子电镀废水中金属离子资源化处理的进展与最新研究成果,为电子信息行业清洁生产、重金属废水污染防治和资源化处理提供借鉴与技术支撑。
  • 徐辉,胡腾俊,刘昀,苏恩驿,谢博毅,王瑞祥,严康,徐志峰
    摘要:
    稀土荧光粉发光效率高、化学稳定性好、发光亮度强,被广泛用于稀土荧光灯中,而荧光灯有一定的使用寿命,其含有大量的稀土元素以及对环境危害的有毒金属,如果不加以回收与利用,势必会对环境和人体健康造成危害。阐述了从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素的方法,分析了浮选法、吸附法、机械活化法和微波浸取法等物理法的工艺现状,详细阐述了萃取法、酸浸法、碱熔焙烧法、生物法等化学法的研究现状和潜在问题,并进一步比较不同稀土回收工艺的优缺点。展望了废旧荧光粉中稀土回收利用技术的未来发展,为提高废旧稀土荧光粉资源利用率提供指导。
  • 李星阳,张秀秀,刘宏文,王重庆
    摘要:
    冶金渣作为冶金行业产生的固体废弃物,成分复杂、处理难度大,资源化利用面临挑战。将冶金渣用作催化剂,通过过硫酸盐高级氧化工艺处理有机废水是实现冶金渣资源化利用的有效方式。综述了国内外关于冶金渣作为催化剂活化过硫酸盐的最新研究进展,包括钢渣、铜渣、电解锰渣和赤泥。此外,阐述了冶金渣活化过硫酸盐工艺的强化策略。最后分析了冶金渣作为过硫酸盐催化剂在目前应用中存在的问题及未来的研究方向,以促进相关工作的发展。
  • 吕曼玉,孙振华,邢鹏,王晨晔,李会泉
    摘要:
    当前锂辉石提锂工艺主要使用高温转型-硫酸化焙烧法,通常需要1 100 ℃左右转晶焙烧及硫酸化焙烧工序,存在能耗高、工艺流程长等问题。提出了一种以CaO和Na2SO4为混合助剂的一步低温焙烧法从α-锂辉石中提取锂的工艺,进一步优化了助剂用量及焙烧温度。结果表明:在焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h,50% Na2SO4和6%的CaO混合助剂作用下,锂浸出率达94.97%。采用XRD、FT-IR、SEM-EDS等方法明确了混合助剂对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控机理为:CaO在低温可与α-锂辉石反应生成钙长石及石英,破坏锂辉石的稳定结构,降低了α-锂辉石转型温度,Na2SO4与石英、锂辉石进一步反应生成钠长石和可溶性NaLiSO4。该工艺显著降低了锂辉石的焙烧温度,实现了锂的短程高效提取,具有重要的应用价值。
  • 李玉琳,兰茜,高金涛,郭占成
    摘要:
    内蒙古白云鄂博矿是世界上最大的铁-铌-稀土多金属共伴生矿床,稀土远景储量位居世界第一。在该矿床开采过程中,稀土等有价元素未能得到有效的提取而进入渣中,形成重要的稀土二次资源。为了回收其中的稀土资源,基于白云鄂博冶金矿渣主组元,以CaO-SiO2-La2O3三元基础体系为研究对象,首先明确了该体系的最佳稀土富集相为CaxLa4.67-x(SiO4)3O1-0.5x相。随后引入超重力场,在G=1 000、时间10 min、温度1 350 ℃的条件下对CaxLa4.67-x(SiO4)3O1-0.5x稀土相与渣相进行在线分离,得到了高纯稀土相晶体。最后对得到的稀土晶体进行结构表征和Rietveld精修,明确了其具体化学式为Ca1.11La3.56Si3O12.36,并获得了该稀土相的晶体结构、晶体数据等信息,进一步完善了稀土相的基础物理化学数据,为稀土资源的回收利用提供了理论依据。
  • 教光辉,刘智勇,刘志宏
    摘要:
    随着锌冶炼原料向着“百家矿”的方向发展,锌浸出液的杂质波动加剧,净化工序面临新的挑战,锑盐一步净化工艺适用性的研究亟不可待。研究发现,锑盐一步净化法适用的净化前液如下:Zn2+≤160 g/L、Cu2+≤72 mg/L、Co2+≤15 mg/L、Cd2+≤837 mg/L。净化机理如下:锌粉表层溶解时,Cd、Sb、Co、Cu在锌粉表面形成絮状沉淀;随着锌粉的不断溶解,絮状沉淀向内延伸,但是絮状沉淀的延伸速度比锌粉的溶解速度慢,絮状沉淀的团聚体内出现孔洞;锌粉完全溶解时,絮状沉淀进一步延伸形成富含孔隙且被碱式硫酸锌包裹的团聚体。
  • 柯勇,曾文明,邓承宇,王云燕,李云,彭聪,曹俊杰,颜旭,王海鹰,鲁兴武,曾平生,闵小波
    摘要:
    工业生产过程中,含砷烟气与含砷废水处理过程常伴随含砷石膏渣的产排,由于含砷石膏渣资源化价值较低且为危险废物,其低成本无害化处理是重要的发展方向。研究基于“以废治废”的思路,利用铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣,引入微波辐照养护替代传统的恒温恒湿养护。结果表明,500 W微波辐照1.5 min,固化体抗压强度及砷浸出毒性与恒温恒湿养护7 d相当。抗压强度达3.09 MPa,As浸出毒性低于0.5 mg/L以下,满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598—2019)要求。进一步的水化反应特征及砷固化行为研究显示,该体系水化产物以C-(Al/Fe)-S-H(水合硅酸钙或者水合硅铝/铁酸钙)凝胶与钙矾石为主,微波辐照可抑制胶凝体系中钙矾石的生成。因此,砷的固化主要依赖于C-(Al/Fe)-S-H凝胶的物理封装与包裹作用。
  • 徐克华,马凯,马志军,于智谦,陈绍刚,夏隆巩
    摘要:
    我国锌冶炼技术与规模全球领先,金属锌、硫酸等产品有效支撑了国民经济发展,锌冶炼过程副产的铟、镓、锗等金属更是我国电工电子、国防军工等战略新兴产业健康发展的关键保障。针铁矿渣等湿法炼锌渣料的有效利用是全球锌冶炼企业长期关注的共性难题,事关行业的可持续发展。火法炼铅协同处理湿法炼锌渣料是国内外公认的优选处置策略,既能实现有价金属高效回收,还能完成各类渣料的环保处置。基夫赛特闪速炼铅是一种高强度直接炼铅工艺,具有原料适应性好、设备自动化程度高、环保指标优等优势,闪速炼铅工艺搭配处理针铁矿渣具有良好潜力。然而,生产实践中,当基夫赛特闪速炼铅大比例处理针铁矿渣时,易出现渣层性质恶化、渣金分离不彻底、受迫高温作业等问题。对针铁矿渣闪速反应过程进行了分析和试验研究,查清了锌、铁、铝、钙等元素物相的转化规律,明确了针铁矿渣对闪速炼铅过程的影响。提出入炉物料Zn、Al含量管控,焦滤层厚度与电炉强化还原,提高渣层厚度,促进炉渣沉降分离效果等措施。后期实践发现,通过提高焦炭配比、提升电极功率和增加电炉区高渣层厚度作业等方式,能有效解决大比例协同处理针铁矿渣的工艺问题。
  • 石鹏飞,介亚菲,杨声海,常娣,方港,丁江,黄燕婷,陈永明
    摘要:
    废旧磷酸铁锂中有价组分高值化回收和利用具有资源循环和环境保护双重意义。对废旧磷酸铁锂电极粉的浸出过程进行了条件优化和动力学研究,系统探究了硫酸浓度、反应温度、电极粉粒径及搅拌速度对Li和Fe浸出行为的影响,并阐明了Li和Fe的浸出动力学机理。结果表明:在硫酸浓度2.5 mol/L、浸出温度75 ℃、粒径0.14 mm左右、搅拌速率400 r/min的条件下,Li和Fe的浸出率均在99.8%以上。动力学研究表明浸出过程受外扩散控制,浸出动力学方程符合Avrami模型,浸出过程中Fe和Li的表观活化能分别为11.03、8.45 kJ/mol。废旧磷酸铁锂电极粉中Li和Fe的浸出动力学机理结果可为有价元素的同时提取提供理论指导。
  • 刘林峰,胡文斌,李兵,王兴瑞,王晨晔,李会泉
    摘要:
    碱浸法被广泛应用于从废脱硝催化剂中浸取回收钒、钨等有价资源。由于钒和砷的化学性质相似,在碱浸过程中,砷与钒一同溶解到浸出液中,导致后续钒元素回收困难,并且处理过程产生有毒废水,危害环境安全。提出了同步钙沉—酸溶—铁盐除砷—钙盐沉钒工艺,在钙沉过程中,通过加入氢氧化钙将钒和砷转化为钒酸钙和砷酸钙固定下来,实现了钒砷高效沉淀与碱溶液回收。酸溶后,采用硫酸亚铁沉淀法实现了酸液中钒砷的有效分离,砷以砷酸铁的形式固定在沉淀渣中。最佳工艺条件为:H2O2预氧化30 min、溶液初始pH=3.0、反应温度30 ℃、反应时间3 h。砷的沉淀率为97.26%,钒的损失率为1.84%。向获得的含钒滤液中加入氢氧化钙得到钒酸钙。该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钒、砷的高效分离,同时实现了高碱度溶液的回收。
  • 邓毅,顾卫华,陈梦君
    摘要:
    废弃液晶面板(LCD)中所含的磷酸三苯酯(TPP)属典型的磷系无卤阻燃剂,具有稳定性高、挥发少、分解时低烟、低毒等优点。利用微波萃取技术提取废弃LCD偏光膜中的TPP,考察了料液比、萃取温度和时间、萃取剂种类对萃取效果的影响,并基于气相色谱-质谱(GC-MS)技术建立TPP的标准检测和分析方法。GC-MS分析结果表明:TPP在0.5~10 mg/L范围内,线性相关系数可达0.999 6,线性关系良好,测定下限为0.51 mg/L,方法平均回收率为97.33%~101.00%,相对标准偏差为2.06%~2.70%,可满足废弃LCD中TPP提取过程的检测要求。微波萃取结果表明,优化条件(萃取剂为丙酮,料液比1︰50,萃取温度55 ℃,萃取时间20 min,功率250 W)下,TPP提取率可达95.20%~96.32%。研究结果为绿色、高效回收废弃LCD提供理论基础和实践经验。
  • 赵旭,刘三平,郑朝振,马浩,王子豪
    摘要:
    为探究电池黑粉中锂的高效回收,采用磷酸钠沉淀法提锂,系统考察溶液pH、沉淀剂用量、反应温度、反应时间对沉锂过程的影响,确定较优沉淀提锂条件。结果表明:在磷酸钠用量为理论量的150%、pH为11、80 ℃反应1.5 h的较优条件下,锂沉淀率可达99.15%,得到颗粒均匀的球状磷酸锂产品。该方式为电池黑粉中回收锂提供参考。
  • 范艳青,刘巍,彭程,刘长正,王玲
    摘要:
    针对转底炉烟尘,提出加热水浸高效回收钾、钠工艺。考察了水浸时各因素对钾、钠回收的影响,同时对有害元素氟、铊的浸出情况进行了分析。结果表明,在水浸温度80 ℃、液固比6、时间1 h、搅拌转速500 r/min的条件下,钾、钠的浸出率在99%以上,锌、氟、铊的浸出率分别为10.03%、18.35%、81.89%。水浸液净化沉锌优化条件为:温度40 ℃、时间60 min、搅拌转速350 r/min、Na2CO3用量12 g/L、水浸液pH=8.37,此时净化液中锌含量为0.3 mg/L,锌脱除率99.99%,杂质钙、镁含量分别为5.72 mg/L、1.3 mg/L。净化液蒸发结晶制备氯化钾,产品符合国家标准(GB 6549—2011)中工业氯化钾优等品标准。
  • 张 娟,宗红星,张晓瑜,欧晓健,李全,陈芋霞,席海龙,孙渊君,郭勇,唐清海
    摘要:
    研究了一种硫化氢与二氧化硫在盐水中反应制备硫磺的工艺方法和工艺装置,用于对中冰镍湿法浸出尾气中硫化氢的回收利用。考察了温度、盐水pH、盐水浓度等条件对制备硫磺时反应效率及分离效果的影响。结果表明,在pH=2.0~3.0、温度60 ℃、硫化氢与二氧化硫的体积比2、盐水浓度5 g/L时,制备的硫磺可快速沉降且硫化氢的转化率为99.5%,采用湿法短流程的方法不仅实现了将中冰镍所产生的烟气制备成纯度高的硫磺,同时可实现盐水循环利用,减少了水资源的浪费。
  • 李百华,董志良,张璐
    摘要:
    废旧金属是物质循环及碳减排中的重要资源,选取2010年至2021年间各国的主要废旧金属资源贸易数据,构建全球废旧金属资源贸易复杂网络,分析其格局演化特征及国家贸易类型。同时,对中国废旧金属资源贸易进行研究,剖析其进口贸易市场结构及关键伙伴。获得以下结论:全球废旧金属资源贸易关系日益紧密;美国、中国、印度和德国在全球贸易中发挥着重要的角色作用,但在不同资源贸易中的控制表现不同;中国、土耳其和印度是较为主要的废旧金属资源流入主导型国家,美国、英国、阿拉伯联合酋长国是主要的废旧金属资源流出主导型国家,具有较强的废旧金属资源贸易供给能力;中国废旧金属资源进口贸易结构较为多元化,市场集中度逐步降低,但需予以持续关注;亚洲地区逐步成为中国废旧金属资源进口贸易的主要选择。
  • 卿三成,王昕,李文岗,马丽萍,王永光,薛广海,潘社卫,吴萌
    摘要:
    高速发展的规模型路基建设可消纳大宗工业固废,为此,试验利用大宗工业固废磷石膏(PG)、热闷钢渣(HBSS)、铝灰(AD)、硅酸盐水泥(PC)、天然碎石(NA)开发制备了复合水稳层材料。将PG和AD进行热处理改性,同时除去环境危害。再用改性后的PG-HBSS-AD-PC复合胶凝灰浆经过优化的HBSS-NA互配骨料。结果表明,用细粒HBSS部分代替碎石,可通过增加试件密实度优化水稳层的骨料架构。160 ℃处理后的PG与900 ℃处理后的AD加入PC后,通过CaSO4?0.5H2O硬化、水化铝酸钙(C-A-H)及钙矾石(AFt)的生成能进一步增强水稳层力学性能,固废利用率高。
  • 曾亮,胡彪,石齐
    摘要:
    以矿渣为基体,采用石膏和碱性激发剂为主要材料可制备无熟料水泥,由于它减碳效益显著又称为低碳胶凝材料。分别研究了粉煤灰、钢渣、锂渣等工业固废对石膏矿渣基胶凝材料性能的影响,通过XRD、SEM、TG-DTG等表征方法研究掺入固废后的胶凝材料体系的水化硬化性能。结果表明:三种工业固废都会不同程度延缓胶凝材料的凝结时间和降低早期抗压强度,但单掺20%以内的粉煤灰和锂渣对后期抗压强度会有一定提高。在脱硫石膏和碱的激发下各组材料和矿渣相互促进水化,早期水化产物以钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶为主,后期水化产物的数量不断增加,针棒状的AFt晶体穿插在C-S-H凝胶内,使硬化浆体的结构更加致密,强度逐渐增加。
  • 赵蕊,苏瑞,白胤文,马旭,范芮彤,刘旭,高梦露
    摘要:
    以固废铁砷渣为铁源,开展了有色冶炼砷碱渣与铁砷渣的共处理研究。在Fe/As摩尔比为1.2、温度150 ℃、pH为0.3和反应时间12 h的条件下,As的去除率达到87.53%,稳定性符合EPA的监管限制。研究结果表明,以“以废治废”的理念实现了砷碱渣与铁砷渣的共处理,还可为有色冶炼企业绿色高效发展提供有力的技术支撑。
  • 刘中凯,康泽双,田野,陈开斌,和新忠,张腾飞
    摘要:
    二次铝灰是铝工业产生的危险废物,同时也是一种富铝资源。以二次铝灰湿法预处理高铝料和石灰石为原料,通过混合、球磨、成型、烧结工艺制备炼钢用铝酸钙。优选了铝酸钙的最佳制备工艺条件为:高铝料与石灰石质量比0.5、烧结温度1 350 ℃、成型压力10 MPa,制备的铝酸钙样品Al2O3和CaO含量符合《炼钢用预熔型铝酸钙》(YB/T 4265—2011)CA-40牌号成分要求,主要物相为12CaO?7Al2O3,同时具有低硅、低镁、低氧化铁、低磷、低硫、低氟和低碳的性能,熔点为1 378 ℃,符合炼钢用预熔型铝酸钙产品质量标准要求。
  • 杜淑华,李凡,夏亮,王金云,陶耐
    摘要:
    皖南低品位热液蚀变型锂矿Li2O含量0.21%,属于新类型锂矿资源,主要矿物成分有长石、石英、白云母、绿泥石,锂主要以晶格形式赋存于锂绿泥石中。新工艺采用—1 mm原矿筛分,+0.425 mm粒级进入磨矿,制备—0.425+0.074mm合格粒级。脱泥后合格粒级产品经磁选得云母精矿,非磁性物浮选得到长石精矿和石英精矿,长石精矿和云母精矿分别进行提锂,石英精矿进行酸处理提纯得高纯石英。将原矿筛出的—0.074 mm细泥、再磨产生的—0.074 mm细泥、合格粒级搅拌擦洗产生的—0.074 mm细泥,合并为总泥进行后续提锂。试验结果表明:总泥、云母、长石分别采用低温熟化—水浸工艺提锂,累计得Li2O浸出率88.78%,酸浸后石英精矿含SiO2 99.942%,Fe 4.38 mg/kg,达到高纯石英低端产品要求,提锂后的长石和云母浸渣产率54.48%,可用于建筑材料。浸出前后样品的XRD和SEM分析表明,硫酸低温熟化破坏了锂绿泥石晶格结构,H+代替锂绿泥石中Li+,将锂释放出来。新工艺降低了磨矿成本,锂浸出率高,兼顾云母、石英、长石的回收,减少了尾矿排放,提高了低品位热液蚀变型锂矿的综合利用水平。
  • 张延利,闫琨,和新忠,雷树喜
    摘要:
    以某企业国内矿和国外矿赤泥为研究对象,通过研究7种物理助滤剂和5种化学助滤剂对赤泥抽滤滤饼含水率的影响,筛选出固废XS和表面活性剂PL50作为赤泥脱水调理的物理和化学助滤剂,并研究确定了最佳添加量;在固废XS和表面活性剂PL50共同调理下,某企业国内矿和国外矿赤泥在室温、二次压榨压力1.32 MPa下压榨20 min,压滤滤饼含水率降低比例分别达3.18%和6.11%。
    环境工程
  • 刘风琴,李劼,陈开斌,李荣斌,谢明壮,刘桂华,赵洪亮
    摘要:
    系统梳理了我国铝工业大宗固危废赤泥、铝灰、电解槽大修渣、阳极炭渣的产排情况及对环境的危害,总结了当前各种固危废资源化利用的技术研发和工业化应用的现状,剖析了当前固危废资源化利用中存在的主要问题,指出了我国铝工业固危废安全治理及资源化利用技术的研究及发展趋势。
  • 张晨阳,王嵘,岳彤,孙伟,余恒,韩明君,李赛,李文渊,张文龙,李轶
    摘要:
    随着城市化、工业化以及农业现代化进程加快,电子信息行业快速发展的同时产生了大量电子电镀重金属废水。这类型废水成分复杂、赋存稳定、危害极大且具有一定资源属性,目前较流行的混凝沉淀法处理效果不佳,污泥量大,存在二次污染且无法资源化回收。基于此,归纳总结了电子电镀重金属废水的来源与危害,归纳分析了现行主要技术存在的不足,系统介绍了基于分类处理-分质利用的电子电镀废水中金属离子资源化处理的进展与最新研究成果,为电子信息行业清洁生产、重金属废水污染防治和资源化处理提供借鉴与技术支撑。
  • 徐辉,胡腾俊,刘昀,苏恩驿,谢博毅,王瑞祥,严康,徐志峰
    摘要:
    稀土荧光粉发光效率高、化学稳定性好、发光亮度强,被广泛用于稀土荧光灯中,而荧光灯有一定的使用寿命,其含有大量的稀土元素以及对环境危害的有毒金属,如果不加以回收与利用,势必会对环境和人体健康造成危害。阐述了从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素的方法,分析了浮选法、吸附法、机械活化法和微波浸取法等物理法的工艺现状,详细阐述了萃取法、酸浸法、碱熔焙烧法、生物法等化学法的研究现状和潜在问题,并进一步比较不同稀土回收工艺的优缺点。展望了废旧荧光粉中稀土回收利用技术的未来发展,为提高废旧稀土荧光粉资源利用率提供指导。
  • 李星阳,张秀秀,刘宏文,王重庆
    摘要:
    冶金渣作为冶金行业产生的固体废弃物,成分复杂、处理难度大,资源化利用面临挑战。将冶金渣用作催化剂,通过过硫酸盐高级氧化工艺处理有机废水是实现冶金渣资源化利用的有效方式。综述了国内外关于冶金渣作为催化剂活化过硫酸盐的最新研究进展,包括钢渣、铜渣、电解锰渣和赤泥。此外,阐述了冶金渣活化过硫酸盐工艺的强化策略。最后分析了冶金渣作为过硫酸盐催化剂在目前应用中存在的问题及未来的研究方向,以促进相关工作的发展。
  • 吕曼玉,孙振华,邢鹏,王晨晔,李会泉
    摘要:
    当前锂辉石提锂工艺主要使用高温转型-硫酸化焙烧法,通常需要1 100 ℃左右转晶焙烧及硫酸化焙烧工序,存在能耗高、工艺流程长等问题。提出了一种以CaO和Na2SO4为混合助剂的一步低温焙烧法从α-锂辉石中提取锂的工艺,进一步优化了助剂用量及焙烧温度。结果表明:在焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h,50% Na2SO4和6%的CaO混合助剂作用下,锂浸出率达94.97%。采用XRD、FT-IR、SEM-EDS等方法明确了混合助剂对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控机理为:CaO在低温可与α-锂辉石反应生成钙长石及石英,破坏锂辉石的稳定结构,降低了α-锂辉石转型温度,Na2SO4与石英、锂辉石进一步反应生成钠长石和可溶性NaLiSO4。该工艺显著降低了锂辉石的焙烧温度,实现了锂的短程高效提取,具有重要的应用价值。
  • 李玉琳,兰茜,高金涛,郭占成
    摘要:
    内蒙古白云鄂博矿是世界上最大的铁-铌-稀土多金属共伴生矿床,稀土远景储量位居世界第一。在该矿床开采过程中,稀土等有价元素未能得到有效的提取而进入渣中,形成重要的稀土二次资源。为了回收其中的稀土资源,基于白云鄂博冶金矿渣主组元,以CaO-SiO2-La2O3三元基础体系为研究对象,首先明确了该体系的最佳稀土富集相为CaxLa4.67-x(SiO4)3O1-0.5x相。随后引入超重力场,在G=1 000、时间10 min、温度1 350 ℃的条件下对CaxLa4.67-x(SiO4)3O1-0.5x稀土相与渣相进行在线分离,得到了高纯稀土相晶体。最后对得到的稀土晶体进行结构表征和Rietveld精修,明确了其具体化学式为Ca1.11La3.56Si3O12.36,并获得了该稀土相的晶体结构、晶体数据等信息,进一步完善了稀土相的基础物理化学数据,为稀土资源的回收利用提供了理论依据。
  • 教光辉,刘智勇,刘志宏
    摘要:
    随着锌冶炼原料向着“百家矿”的方向发展,锌浸出液的杂质波动加剧,净化工序面临新的挑战,锑盐一步净化工艺适用性的研究亟不可待。研究发现,锑盐一步净化法适用的净化前液如下:Zn2+≤160 g/L、Cu2+≤72 mg/L、Co2+≤15 mg/L、Cd2+≤837 mg/L。净化机理如下:锌粉表层溶解时,Cd、Sb、Co、Cu在锌粉表面形成絮状沉淀;随着锌粉的不断溶解,絮状沉淀向内延伸,但是絮状沉淀的延伸速度比锌粉的溶解速度慢,絮状沉淀的团聚体内出现孔洞;锌粉完全溶解时,絮状沉淀进一步延伸形成富含孔隙且被碱式硫酸锌包裹的团聚体。
  • 柯勇,曾文明,邓承宇,王云燕,李云,彭聪,曹俊杰,颜旭,王海鹰,鲁兴武,曾平生,闵小波
    摘要:
    工业生产过程中,含砷烟气与含砷废水处理过程常伴随含砷石膏渣的产排,由于含砷石膏渣资源化价值较低且为危险废物,其低成本无害化处理是重要的发展方向。研究基于“以废治废”的思路,利用铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣,引入微波辐照养护替代传统的恒温恒湿养护。结果表明,500 W微波辐照1.5 min,固化体抗压强度及砷浸出毒性与恒温恒湿养护7 d相当。抗压强度达3.09 MPa,As浸出毒性低于0.5 mg/L以下,满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598—2019)要求。进一步的水化反应特征及砷固化行为研究显示,该体系水化产物以C-(Al/Fe)-S-H(水合硅酸钙或者水合硅铝/铁酸钙)凝胶与钙矾石为主,微波辐照可抑制胶凝体系中钙矾石的生成。因此,砷的固化主要依赖于C-(Al/Fe)-S-H凝胶的物理封装与包裹作用。
  • 徐克华,马凯,马志军,于智谦,陈绍刚,夏隆巩
    摘要:
    我国锌冶炼技术与规模全球领先,金属锌、硫酸等产品有效支撑了国民经济发展,锌冶炼过程副产的铟、镓、锗等金属更是我国电工电子、国防军工等战略新兴产业健康发展的关键保障。针铁矿渣等湿法炼锌渣料的有效利用是全球锌冶炼企业长期关注的共性难题,事关行业的可持续发展。火法炼铅协同处理湿法炼锌渣料是国内外公认的优选处置策略,既能实现有价金属高效回收,还能完成各类渣料的环保处置。基夫赛特闪速炼铅是一种高强度直接炼铅工艺,具有原料适应性好、设备自动化程度高、环保指标优等优势,闪速炼铅工艺搭配处理针铁矿渣具有良好潜力。然而,生产实践中,当基夫赛特闪速炼铅大比例处理针铁矿渣时,易出现渣层性质恶化、渣金分离不彻底、受迫高温作业等问题。对针铁矿渣闪速反应过程进行了分析和试验研究,查清了锌、铁、铝、钙等元素物相的转化规律,明确了针铁矿渣对闪速炼铅过程的影响。提出入炉物料Zn、Al含量管控,焦滤层厚度与电炉强化还原,提高渣层厚度,促进炉渣沉降分离效果等措施。后期实践发现,通过提高焦炭配比、提升电极功率和增加电炉区高渣层厚度作业等方式,能有效解决大比例协同处理针铁矿渣的工艺问题。
  • 石鹏飞,介亚菲,杨声海,常娣,方港,丁江,黄燕婷,陈永明
    摘要:
    废旧磷酸铁锂中有价组分高值化回收和利用具有资源循环和环境保护双重意义。对废旧磷酸铁锂电极粉的浸出过程进行了条件优化和动力学研究,系统探究了硫酸浓度、反应温度、电极粉粒径及搅拌速度对Li和Fe浸出行为的影响,并阐明了Li和Fe的浸出动力学机理。结果表明:在硫酸浓度2.5 mol/L、浸出温度75 ℃、粒径0.14 mm左右、搅拌速率400 r/min的条件下,Li和Fe的浸出率均在99.8%以上。动力学研究表明浸出过程受外扩散控制,浸出动力学方程符合Avrami模型,浸出过程中Fe和Li的表观活化能分别为11.03、8.45 kJ/mol。废旧磷酸铁锂电极粉中Li和Fe的浸出动力学机理结果可为有价元素的同时提取提供理论指导。
  • 刘林峰,胡文斌,李兵,王兴瑞,王晨晔,李会泉
    摘要:
    碱浸法被广泛应用于从废脱硝催化剂中浸取回收钒、钨等有价资源。由于钒和砷的化学性质相似,在碱浸过程中,砷与钒一同溶解到浸出液中,导致后续钒元素回收困难,并且处理过程产生有毒废水,危害环境安全。提出了同步钙沉—酸溶—铁盐除砷—钙盐沉钒工艺,在钙沉过程中,通过加入氢氧化钙将钒和砷转化为钒酸钙和砷酸钙固定下来,实现了钒砷高效沉淀与碱溶液回收。酸溶后,采用硫酸亚铁沉淀法实现了酸液中钒砷的有效分离,砷以砷酸铁的形式固定在沉淀渣中。最佳工艺条件为:H2O2预氧化30 min、溶液初始pH=3.0、反应温度30 ℃、反应时间3 h。砷的沉淀率为97.26%,钒的损失率为1.84%。向获得的含钒滤液中加入氢氧化钙得到钒酸钙。该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钒、砷的高效分离,同时实现了高碱度溶液的回收。
  • 邓毅,顾卫华,陈梦君
    摘要:
    废弃液晶面板(LCD)中所含的磷酸三苯酯(TPP)属典型的磷系无卤阻燃剂,具有稳定性高、挥发少、分解时低烟、低毒等优点。利用微波萃取技术提取废弃LCD偏光膜中的TPP,考察了料液比、萃取温度和时间、萃取剂种类对萃取效果的影响,并基于气相色谱-质谱(GC-MS)技术建立TPP的标准检测和分析方法。GC-MS分析结果表明:TPP在0.5~10 mg/L范围内,线性相关系数可达0.999 6,线性关系良好,测定下限为0.51 mg/L,方法平均回收率为97.33%~101.00%,相对标准偏差为2.06%~2.70%,可满足废弃LCD中TPP提取过程的检测要求。微波萃取结果表明,优化条件(萃取剂为丙酮,料液比1︰50,萃取温度55 ℃,萃取时间20 min,功率250 W)下,TPP提取率可达95.20%~96.32%。研究结果为绿色、高效回收废弃LCD提供理论基础和实践经验。
  • 赵旭,刘三平,郑朝振,马浩,王子豪
    摘要:
    为探究电池黑粉中锂的高效回收,采用磷酸钠沉淀法提锂,系统考察溶液pH、沉淀剂用量、反应温度、反应时间对沉锂过程的影响,确定较优沉淀提锂条件。结果表明:在磷酸钠用量为理论量的150%、pH为11、80 ℃反应1.5 h的较优条件下,锂沉淀率可达99.15%,得到颗粒均匀的球状磷酸锂产品。该方式为电池黑粉中回收锂提供参考。
  • 范艳青,刘巍,彭程,刘长正,王玲
    摘要:
    针对转底炉烟尘,提出加热水浸高效回收钾、钠工艺。考察了水浸时各因素对钾、钠回收的影响,同时对有害元素氟、铊的浸出情况进行了分析。结果表明,在水浸温度80 ℃、液固比6、时间1 h、搅拌转速500 r/min的条件下,钾、钠的浸出率在99%以上,锌、氟、铊的浸出率分别为10.03%、18.35%、81.89%。水浸液净化沉锌优化条件为:温度40 ℃、时间60 min、搅拌转速350 r/min、Na2CO3用量12 g/L、水浸液pH=8.37,此时净化液中锌含量为0.3 mg/L,锌脱除率99.99%,杂质钙、镁含量分别为5.72 mg/L、1.3 mg/L。净化液蒸发结晶制备氯化钾,产品符合国家标准(GB 6549—2011)中工业氯化钾优等品标准。
  • 张 娟,宗红星,张晓瑜,欧晓健,李全,陈芋霞,席海龙,孙渊君,郭勇,唐清海
    摘要:
    研究了一种硫化氢与二氧化硫在盐水中反应制备硫磺的工艺方法和工艺装置,用于对中冰镍湿法浸出尾气中硫化氢的回收利用。考察了温度、盐水pH、盐水浓度等条件对制备硫磺时反应效率及分离效果的影响。结果表明,在pH=2.0~3.0、温度60 ℃、硫化氢与二氧化硫的体积比2、盐水浓度5 g/L时,制备的硫磺可快速沉降且硫化氢的转化率为99.5%,采用湿法短流程的方法不仅实现了将中冰镍所产生的烟气制备成纯度高的硫磺,同时可实现盐水循环利用,减少了水资源的浪费。
  • 李百华,董志良,张璐
    摘要:
    废旧金属是物质循环及碳减排中的重要资源,选取2010年至2021年间各国的主要废旧金属资源贸易数据,构建全球废旧金属资源贸易复杂网络,分析其格局演化特征及国家贸易类型。同时,对中国废旧金属资源贸易进行研究,剖析其进口贸易市场结构及关键伙伴。获得以下结论:全球废旧金属资源贸易关系日益紧密;美国、中国、印度和德国在全球贸易中发挥着重要的角色作用,但在不同资源贸易中的控制表现不同;中国、土耳其和印度是较为主要的废旧金属资源流入主导型国家,美国、英国、阿拉伯联合酋长国是主要的废旧金属资源流出主导型国家,具有较强的废旧金属资源贸易供给能力;中国废旧金属资源进口贸易结构较为多元化,市场集中度逐步降低,但需予以持续关注;亚洲地区逐步成为中国废旧金属资源进口贸易的主要选择。
  • 卿三成,王昕,李文岗,马丽萍,王永光,薛广海,潘社卫,吴萌
    摘要:
    高速发展的规模型路基建设可消纳大宗工业固废,为此,试验利用大宗工业固废磷石膏(PG)、热闷钢渣(HBSS)、铝灰(AD)、硅酸盐水泥(PC)、天然碎石(NA)开发制备了复合水稳层材料。将PG和AD进行热处理改性,同时除去环境危害。再用改性后的PG-HBSS-AD-PC复合胶凝灰浆经过优化的HBSS-NA互配骨料。结果表明,用细粒HBSS部分代替碎石,可通过增加试件密实度优化水稳层的骨料架构。160 ℃处理后的PG与900 ℃处理后的AD加入PC后,通过CaSO4?0.5H2O硬化、水化铝酸钙(C-A-H)及钙矾石(AFt)的生成能进一步增强水稳层力学性能,固废利用率高。
  • 曾亮,胡彪,石齐
    摘要:
    以矿渣为基体,采用石膏和碱性激发剂为主要材料可制备无熟料水泥,由于它减碳效益显著又称为低碳胶凝材料。分别研究了粉煤灰、钢渣、锂渣等工业固废对石膏矿渣基胶凝材料性能的影响,通过XRD、SEM、TG-DTG等表征方法研究掺入固废后的胶凝材料体系的水化硬化性能。结果表明:三种工业固废都会不同程度延缓胶凝材料的凝结时间和降低早期抗压强度,但单掺20%以内的粉煤灰和锂渣对后期抗压强度会有一定提高。在脱硫石膏和碱的激发下各组材料和矿渣相互促进水化,早期水化产物以钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶为主,后期水化产物的数量不断增加,针棒状的AFt晶体穿插在C-S-H凝胶内,使硬化浆体的结构更加致密,强度逐渐增加。
  • 赵蕊,苏瑞,白胤文,马旭,范芮彤,刘旭,高梦露
    摘要:
    以固废铁砷渣为铁源,开展了有色冶炼砷碱渣与铁砷渣的共处理研究。在Fe/As摩尔比为1.2、温度150 ℃、pH为0.3和反应时间12 h的条件下,As的去除率达到87.53%,稳定性符合EPA的监管限制。研究结果表明,以“以废治废”的理念实现了砷碱渣与铁砷渣的共处理,还可为有色冶炼企业绿色高效发展提供有力的技术支撑。
  • 刘中凯,康泽双,田野,陈开斌,和新忠,张腾飞
    摘要:
    二次铝灰是铝工业产生的危险废物,同时也是一种富铝资源。以二次铝灰湿法预处理高铝料和石灰石为原料,通过混合、球磨、成型、烧结工艺制备炼钢用铝酸钙。优选了铝酸钙的最佳制备工艺条件为:高铝料与石灰石质量比0.5、烧结温度1 350 ℃、成型压力10 MPa,制备的铝酸钙样品Al2O3和CaO含量符合《炼钢用预熔型铝酸钙》(YB/T 4265—2011)CA-40牌号成分要求,主要物相为12CaO?7Al2O3,同时具有低硅、低镁、低氧化铁、低磷、低硫、低氟和低碳的性能,熔点为1 378 ℃,符合炼钢用预熔型铝酸钙产品质量标准要求。
  • 杜淑华,李凡,夏亮,王金云,陶耐
    摘要:
    皖南低品位热液蚀变型锂矿Li2O含量0.21%,属于新类型锂矿资源,主要矿物成分有长石、石英、白云母、绿泥石,锂主要以晶格形式赋存于锂绿泥石中。新工艺采用—1 mm原矿筛分,+0.425 mm粒级进入磨矿,制备—0.425+0.074mm合格粒级。脱泥后合格粒级产品经磁选得云母精矿,非磁性物浮选得到长石精矿和石英精矿,长石精矿和云母精矿分别进行提锂,石英精矿进行酸处理提纯得高纯石英。将原矿筛出的—0.074 mm细泥、再磨产生的—0.074 mm细泥、合格粒级搅拌擦洗产生的—0.074 mm细泥,合并为总泥进行后续提锂。试验结果表明:总泥、云母、长石分别采用低温熟化—水浸工艺提锂,累计得Li2O浸出率88.78%,酸浸后石英精矿含SiO2 99.942%,Fe 4.38 mg/kg,达到高纯石英低端产品要求,提锂后的长石和云母浸渣产率54.48%,可用于建筑材料。浸出前后样品的XRD和SEM分析表明,硫酸低温熟化破坏了锂绿泥石晶格结构,H+代替锂绿泥石中Li+,将锂释放出来。新工艺降低了磨矿成本,锂浸出率高,兼顾云母、石英、长石的回收,减少了尾矿排放,提高了低品位热液蚀变型锂矿的综合利用水平。
  • 张延利,闫琨,和新忠,雷树喜
    摘要:
    以某企业国内矿和国外矿赤泥为研究对象,通过研究7种物理助滤剂和5种化学助滤剂对赤泥抽滤滤饼含水率的影响,筛选出固废XS和表面活性剂PL50作为赤泥脱水调理的物理和化学助滤剂,并研究确定了最佳添加量;在固废XS和表面活性剂PL50共同调理下,某企业国内矿和国外矿赤泥在室温、二次压榨压力1.32 MPa下压榨20 min,压滤滤饼含水率降低比例分别达3.18%和6.11%。
    环境工程
  • 刘风琴,李劼,陈开斌,李荣斌,谢明壮,刘桂华,赵洪亮
    摘要:
    系统梳理了我国铝工业大宗固危废赤泥、铝灰、电解槽大修渣、阳极炭渣的产排情况及对环境的危害,总结了当前各种固危废资源化利用的技术研发和工业化应用的现状,剖析了当前固危废资源化利用中存在的主要问题,指出了我国铝工业固危废安全治理及资源化利用技术的研究及发展趋势。
  • 张晨阳,王嵘,岳彤,孙伟,余恒,韩明君,李赛,李文渊,张文龙,李轶
    摘要:
    随着城市化、工业化以及农业现代化进程加快,电子信息行业快速发展的同时产生了大量电子电镀重金属废水。这类型废水成分复杂、赋存稳定、危害极大且具有一定资源属性,目前较流行的混凝沉淀法处理效果不佳,污泥量大,存在二次污染且无法资源化回收。基于此,归纳总结了电子电镀重金属废水的来源与危害,归纳分析了现行主要技术存在的不足,系统介绍了基于分类处理-分质利用的电子电镀废水中金属离子资源化处理的进展与最新研究成果,为电子信息行业清洁生产、重金属废水污染防治和资源化处理提供借鉴与技术支撑。
  • 徐辉,胡腾俊,刘昀,苏恩驿,谢博毅,王瑞祥,严康,徐志峰
    摘要:
    稀土荧光粉发光效率高、化学稳定性好、发光亮度强,被广泛用于稀土荧光灯中,而荧光灯有一定的使用寿命,其含有大量的稀土元素以及对环境危害的有毒金属,如果不加以回收与利用,势必会对环境和人体健康造成危害。阐述了从废旧稀土荧光粉中回收稀土元素的方法,分析了浮选法、吸附法、机械活化法和微波浸取法等物理法的工艺现状,详细阐述了萃取法、酸浸法、碱熔焙烧法、生物法等化学法的研究现状和潜在问题,并进一步比较不同稀土回收工艺的优缺点。展望了废旧荧光粉中稀土回收利用技术的未来发展,为提高废旧稀土荧光粉资源利用率提供指导。
  • 李星阳,张秀秀,刘宏文,王重庆
    摘要:
    冶金渣作为冶金行业产生的固体废弃物,成分复杂、处理难度大,资源化利用面临挑战。将冶金渣用作催化剂,通过过硫酸盐高级氧化工艺处理有机废水是实现冶金渣资源化利用的有效方式。综述了国内外关于冶金渣作为催化剂活化过硫酸盐的最新研究进展,包括钢渣、铜渣、电解锰渣和赤泥。此外,阐述了冶金渣活化过硫酸盐工艺的强化策略。最后分析了冶金渣作为过硫酸盐催化剂在目前应用中存在的问题及未来的研究方向,以促进相关工作的发展。
  • 吕曼玉,孙振华,邢鹏,王晨晔,李会泉
    摘要:
    当前锂辉石提锂工艺主要使用高温转型-硫酸化焙烧法,通常需要1 100 ℃左右转晶焙烧及硫酸化焙烧工序,存在能耗高、工艺流程长等问题。提出了一种以CaO和Na2SO4为混合助剂的一步低温焙烧法从α-锂辉石中提取锂的工艺,进一步优化了助剂用量及焙烧温度。结果表明:在焙烧温度900 ℃、焙烧时间2 h,50% Na2SO4和6%的CaO混合助剂作用下,锂浸出率达94.97%。采用XRD、FT-IR、SEM-EDS等方法明确了混合助剂对α-锂辉石一步焙烧提锂过程的矿相调控机理为:CaO在低温可与α-锂辉石反应生成钙长石及石英,破坏锂辉石的稳定结构,降低了α-锂辉石转型温度,Na2SO4与石英、锂辉石进一步反应生成钠长石和可溶性NaLiSO4。该工艺显著降低了锂辉石的焙烧温度,实现了锂的短程高效提取,具有重要的应用价值。
  • 李玉琳,兰茜,高金涛,郭占成
    摘要:
    内蒙古白云鄂博矿是世界上最大的铁-铌-稀土多金属共伴生矿床,稀土远景储量位居世界第一。在该矿床开采过程中,稀土等有价元素未能得到有效的提取而进入渣中,形成重要的稀土二次资源。为了回收其中的稀土资源,基于白云鄂博冶金矿渣主组元,以CaO-SiO2-La2O3三元基础体系为研究对象,首先明确了该体系的最佳稀土富集相为CaxLa4.67-x(SiO4)3O1-0.5x相。随后引入超重力场,在G=1 000、时间10 min、温度1 350 ℃的条件下对CaxLa4.67-x(SiO4)3O1-0.5x稀土相与渣相进行在线分离,得到了高纯稀土相晶体。最后对得到的稀土晶体进行结构表征和Rietveld精修,明确了其具体化学式为Ca1.11La3.56Si3O12.36,并获得了该稀土相的晶体结构、晶体数据等信息,进一步完善了稀土相的基础物理化学数据,为稀土资源的回收利用提供了理论依据。
  • 教光辉,刘智勇,刘志宏
    摘要:
    随着锌冶炼原料向着“百家矿”的方向发展,锌浸出液的杂质波动加剧,净化工序面临新的挑战,锑盐一步净化工艺适用性的研究亟不可待。研究发现,锑盐一步净化法适用的净化前液如下:Zn2+≤160 g/L、Cu2+≤72 mg/L、Co2+≤15 mg/L、Cd2+≤837 mg/L。净化机理如下:锌粉表层溶解时,Cd、Sb、Co、Cu在锌粉表面形成絮状沉淀;随着锌粉的不断溶解,絮状沉淀向内延伸,但是絮状沉淀的延伸速度比锌粉的溶解速度慢,絮状沉淀的团聚体内出现孔洞;锌粉完全溶解时,絮状沉淀进一步延伸形成富含孔隙且被碱式硫酸锌包裹的团聚体。
  • 柯勇,曾文明,邓承宇,王云燕,李云,彭聪,曹俊杰,颜旭,王海鹰,鲁兴武,曾平生,闵小波
    摘要:
    工业生产过程中,含砷烟气与含砷废水处理过程常伴随含砷石膏渣的产排,由于含砷石膏渣资源化价值较低且为危险废物,其低成本无害化处理是重要的发展方向。研究基于“以废治废”的思路,利用铅冶炼炉渣基胶凝材料固化含砷石膏渣,引入微波辐照养护替代传统的恒温恒湿养护。结果表明,500 W微波辐照1.5 min,固化体抗压强度及砷浸出毒性与恒温恒湿养护7 d相当。抗压强度达3.09 MPa,As浸出毒性低于0.5 mg/L以下,满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598—2019)要求。进一步的水化反应特征及砷固化行为研究显示,该体系水化产物以C-(Al/Fe)-S-H(水合硅酸钙或者水合硅铝/铁酸钙)凝胶与钙矾石为主,微波辐照可抑制胶凝体系中钙矾石的生成。因此,砷的固化主要依赖于C-(Al/Fe)-S-H凝胶的物理封装与包裹作用。
  • 徐克华,马凯,马志军,于智谦,陈绍刚,夏隆巩
    摘要:
    我国锌冶炼技术与规模全球领先,金属锌、硫酸等产品有效支撑了国民经济发展,锌冶炼过程副产的铟、镓、锗等金属更是我国电工电子、国防军工等战略新兴产业健康发展的关键保障。针铁矿渣等湿法炼锌渣料的有效利用是全球锌冶炼企业长期关注的共性难题,事关行业的可持续发展。火法炼铅协同处理湿法炼锌渣料是国内外公认的优选处置策略,既能实现有价金属高效回收,还能完成各类渣料的环保处置。基夫赛特闪速炼铅是一种高强度直接炼铅工艺,具有原料适应性好、设备自动化程度高、环保指标优等优势,闪速炼铅工艺搭配处理针铁矿渣具有良好潜力。然而,生产实践中,当基夫赛特闪速炼铅大比例处理针铁矿渣时,易出现渣层性质恶化、渣金分离不彻底、受迫高温作业等问题。对针铁矿渣闪速反应过程进行了分析和试验研究,查清了锌、铁、铝、钙等元素物相的转化规律,明确了针铁矿渣对闪速炼铅过程的影响。提出入炉物料Zn、Al含量管控,焦滤层厚度与电炉强化还原,提高渣层厚度,促进炉渣沉降分离效果等措施。后期实践发现,通过提高焦炭配比、提升电极功率和增加电炉区高渣层厚度作业等方式,能有效解决大比例协同处理针铁矿渣的工艺问题。
  • 石鹏飞,介亚菲,杨声海,常娣,方港,丁江,黄燕婷,陈永明
    摘要:
    废旧磷酸铁锂中有价组分高值化回收和利用具有资源循环和环境保护双重意义。对废旧磷酸铁锂电极粉的浸出过程进行了条件优化和动力学研究,系统探究了硫酸浓度、反应温度、电极粉粒径及搅拌速度对Li和Fe浸出行为的影响,并阐明了Li和Fe的浸出动力学机理。结果表明:在硫酸浓度2.5 mol/L、浸出温度75 ℃、粒径0.14 mm左右、搅拌速率400 r/min的条件下,Li和Fe的浸出率均在99.8%以上。动力学研究表明浸出过程受外扩散控制,浸出动力学方程符合Avrami模型,浸出过程中Fe和Li的表观活化能分别为11.03、8.45 kJ/mol。废旧磷酸铁锂电极粉中Li和Fe的浸出动力学机理结果可为有价元素的同时提取提供理论指导。
  • 刘林峰,胡文斌,李兵,王兴瑞,王晨晔,李会泉
    摘要:
    碱浸法被广泛应用于从废脱硝催化剂中浸取回收钒、钨等有价资源。由于钒和砷的化学性质相似,在碱浸过程中,砷与钒一同溶解到浸出液中,导致后续钒元素回收困难,并且处理过程产生有毒废水,危害环境安全。提出了同步钙沉—酸溶—铁盐除砷—钙盐沉钒工艺,在钙沉过程中,通过加入氢氧化钙将钒和砷转化为钒酸钙和砷酸钙固定下来,实现了钒砷高效沉淀与碱溶液回收。酸溶后,采用硫酸亚铁沉淀法实现了酸液中钒砷的有效分离,砷以砷酸铁的形式固定在沉淀渣中。最佳工艺条件为:H2O2预氧化30 min、溶液初始pH=3.0、反应温度30 ℃、反应时间3 h。砷的沉淀率为97.26%,钒的损失率为1.84%。向获得的含钒滤液中加入氢氧化钙得到钒酸钙。该工艺实现了废SCR脱硝催化剂碱性浸出液中钒、砷的高效分离,同时实现了高碱度溶液的回收。
  • 邓毅,顾卫华,陈梦君
    摘要:
    废弃液晶面板(LCD)中所含的磷酸三苯酯(TPP)属典型的磷系无卤阻燃剂,具有稳定性高、挥发少、分解时低烟、低毒等优点。利用微波萃取技术提取废弃LCD偏光膜中的TPP,考察了料液比、萃取温度和时间、萃取剂种类对萃取效果的影响,并基于气相色谱-质谱(GC-MS)技术建立TPP的标准检测和分析方法。GC-MS分析结果表明:TPP在0.5~10 mg/L范围内,线性相关系数可达0.999 6,线性关系良好,测定下限为0.51 mg/L,方法平均回收率为97.33%~101.00%,相对标准偏差为2.06%~2.70%,可满足废弃LCD中TPP提取过程的检测要求。微波萃取结果表明,优化条件(萃取剂为丙酮,料液比1︰50,萃取温度55 ℃,萃取时间20 min,功率250 W)下,TPP提取率可达95.20%~96.32%。研究结果为绿色、高效回收废弃LCD提供理论基础和实践经验。
  • 赵旭,刘三平,郑朝振,马浩,王子豪
    摘要:
    为探究电池黑粉中锂的高效回收,采用磷酸钠沉淀法提锂,系统考察溶液pH、沉淀剂用量、反应温度、反应时间对沉锂过程的影响,确定较优沉淀提锂条件。结果表明:在磷酸钠用量为理论量的150%、pH为11、80 ℃反应1.5 h的较优条件下,锂沉淀率可达99.15%,得到颗粒均匀的球状磷酸锂产品。该方式为电池黑粉中回收锂提供参考。
  • 范艳青,刘巍,彭程,刘长正,王玲
    摘要:
    针对转底炉烟尘,提出加热水浸高效回收钾、钠工艺。考察了水浸时各因素对钾、钠回收的影响,同时对有害元素氟、铊的浸出情况进行了分析。结果表明,在水浸温度80 ℃、液固比6、时间1 h、搅拌转速500 r/min的条件下,钾、钠的浸出率在99%以上,锌、氟、铊的浸出率分别为10.03%、18.35%、81.89%。水浸液净化沉锌优化条件为:温度40 ℃、时间60 min、搅拌转速350 r/min、Na2CO3用量12 g/L、水浸液pH=8.37,此时净化液中锌含量为0.3 mg/L,锌脱除率99.99%,杂质钙、镁含量分别为5.72 mg/L、1.3 mg/L。净化液蒸发结晶制备氯化钾,产品符合国家标准(GB 6549—2011)中工业氯化钾优等品标准。
  • 张 娟,宗红星,张晓瑜,欧晓健,李全,陈芋霞,席海龙,孙渊君,郭勇,唐清海
    摘要:
    研究了一种硫化氢与二氧化硫在盐水中反应制备硫磺的工艺方法和工艺装置,用于对中冰镍湿法浸出尾气中硫化氢的回收利用。考察了温度、盐水pH、盐水浓度等条件对制备硫磺时反应效率及分离效果的影响。结果表明,在pH=2.0~3.0、温度60 ℃、硫化氢与二氧化硫的体积比2、盐水浓度5 g/L时,制备的硫磺可快速沉降且硫化氢的转化率为99.5%,采用湿法短流程的方法不仅实现了将中冰镍所产生的烟气制备成纯度高的硫磺,同时可实现盐水循环利用,减少了水资源的浪费。
  • 李百华,董志良,张璐
    摘要:
    废旧金属是物质循环及碳减排中的重要资源,选取2010年至2021年间各国的主要废旧金属资源贸易数据,构建全球废旧金属资源贸易复杂网络,分析其格局演化特征及国家贸易类型。同时,对中国废旧金属资源贸易进行研究,剖析其进口贸易市场结构及关键伙伴。获得以下结论:全球废旧金属资源贸易关系日益紧密;美国、中国、印度和德国在全球贸易中发挥着重要的角色作用,但在不同资源贸易中的控制表现不同;中国、土耳其和印度是较为主要的废旧金属资源流入主导型国家,美国、英国、阿拉伯联合酋长国是主要的废旧金属资源流出主导型国家,具有较强的废旧金属资源贸易供给能力;中国废旧金属资源进口贸易结构较为多元化,市场集中度逐步降低,但需予以持续关注;亚洲地区逐步成为中国废旧金属资源进口贸易的主要选择。
  • 卿三成,王昕,李文岗,马丽萍,王永光,薛广海,潘社卫,吴萌
    摘要:
    高速发展的规模型路基建设可消纳大宗工业固废,为此,试验利用大宗工业固废磷石膏(PG)、热闷钢渣(HBSS)、铝灰(AD)、硅酸盐水泥(PC)、天然碎石(NA)开发制备了复合水稳层材料。将PG和AD进行热处理改性,同时除去环境危害。再用改性后的PG-HBSS-AD-PC复合胶凝灰浆经过优化的HBSS-NA互配骨料。结果表明,用细粒HBSS部分代替碎石,可通过增加试件密实度优化水稳层的骨料架构。160 ℃处理后的PG与900 ℃处理后的AD加入PC后,通过CaSO4?0.5H2O硬化、水化铝酸钙(C-A-H)及钙矾石(AFt)的生成能进一步增强水稳层力学性能,固废利用率高。
  • 曾亮,胡彪,石齐
    摘要:
    以矿渣为基体,采用石膏和碱性激发剂为主要材料可制备无熟料水泥,由于它减碳效益显著又称为低碳胶凝材料。分别研究了粉煤灰、钢渣、锂渣等工业固废对石膏矿渣基胶凝材料性能的影响,通过XRD、SEM、TG-DTG等表征方法研究掺入固废后的胶凝材料体系的水化硬化性能。结果表明:三种工业固废都会不同程度延缓胶凝材料的凝结时间和降低早期抗压强度,但单掺20%以内的粉煤灰和锂渣对后期抗压强度会有一定提高。在脱硫石膏和碱的激发下各组材料和矿渣相互促进水化,早期水化产物以钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶为主,后期水化产物的数量不断增加,针棒状的AFt晶体穿插在C-S-H凝胶内,使硬化浆体的结构更加致密,强度逐渐增加。
  • 赵蕊,苏瑞,白胤文,马旭,范芮彤,刘旭,高梦露
    摘要:
    以固废铁砷渣为铁源,开展了有色冶炼砷碱渣与铁砷渣的共处理研究。在Fe/As摩尔比为1.2、温度150 ℃、pH为0.3和反应时间12 h的条件下,As的去除率达到87.53%,稳定性符合EPA的监管限制。研究结果表明,以“以废治废”的理念实现了砷碱渣与铁砷渣的共处理,还可为有色冶炼企业绿色高效发展提供有力的技术支撑。
  • 刘中凯,康泽双,田野,陈开斌,和新忠,张腾飞
    摘要:
    二次铝灰是铝工业产生的危险废物,同时也是一种富铝资源。以二次铝灰湿法预处理高铝料和石灰石为原料,通过混合、球磨、成型、烧结工艺制备炼钢用铝酸钙。优选了铝酸钙的最佳制备工艺条件为:高铝料与石灰石质量比0.5、烧结温度1 350 ℃、成型压力10 MPa,制备的铝酸钙样品Al2O3和CaO含量符合《炼钢用预熔型铝酸钙》(YB/T 4265—2011)CA-40牌号成分要求,主要物相为12CaO?7Al2O3,同时具有低硅、低镁、低氧化铁、低磷、低硫、低氟和低碳的性能,熔点为1 378 ℃,符合炼钢用预熔型铝酸钙产品质量标准要求。
  • 杜淑华,李凡,夏亮,王金云,陶耐
    摘要:
    皖南低品位热液蚀变型锂矿Li2O含量0.21%,属于新类型锂矿资源,主要矿物成分有长石、石英、白云母、绿泥石,锂主要以晶格形式赋存于锂绿泥石中。新工艺采用—1 mm原矿筛分,+0.425 mm粒级进入磨矿,制备—0.425+0.074mm合格粒级。脱泥后合格粒级产品经磁选得云母精矿,非磁性物浮选得到长石精矿和石英精矿,长石精矿和云母精矿分别进行提锂,石英精矿进行酸处理提纯得高纯石英。将原矿筛出的—0.074 mm细泥、再磨产生的—0.074 mm细泥、合格粒级搅拌擦洗产生的—0.074 mm细泥,合并为总泥进行后续提锂。试验结果表明:总泥、云母、长石分别采用低温熟化—水浸工艺提锂,累计得Li2O浸出率88.78%,酸浸后石英精矿含SiO2 99.942%,Fe 4.38 mg/kg,达到高纯石英低端产品要求,提锂后的长石和云母浸渣产率54.48%,可用于建筑材料。浸出前后样品的XRD和SEM分析表明,硫酸低温熟化破坏了锂绿泥石晶格结构,H+代替锂绿泥石中Li+,将锂释放出来。新工艺降低了磨矿成本,锂浸出率高,兼顾云母、石英、长石的回收,减少了尾矿排放,提高了低品位热液蚀变型锂矿的综合利用水平。
  • 张延利,闫琨,和新忠,雷树喜
    摘要:
    以某企业国内矿和国外矿赤泥为研究对象,通过研究7种物理助滤剂和5种化学助滤剂对赤泥抽滤滤饼含水率的影响,筛选出固废XS和表面活性剂PL50作为赤泥脱水调理的物理和化学助滤剂,并研究确定了最佳添加量;在固废XS和表面活性剂PL50共同调理下,某企业国内矿和国外矿赤泥在室温、二次压榨压力1.32 MPa下压榨20 min,压滤滤饼含水率降低比例分别达3.18%和6.11%。

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