温石棉及尾矿资源化利用研究进展

基于大量存在的温石棉尾矿,本文结合温石棉的晶体结构、化学组成以及研究现状,从有价组分提取(火法焙烧、湿法酸浸)、制备纳米多孔氧化硅、陶瓷、微晶玻璃、硅酸钙保温材料和高技术新材料等方面探讨了温石棉及其尾矿的综合利用现状,并分析温石棉尾矿存在问题和未来发展趋势。     

高温焙烧对铝土矿尾矿重金属吸附性能的影响

我国每年均消耗大量的铝土矿资源,由此产生了大量的铝土矿尾矿。与此同时,尾矿堆积而产生的环境污染问题越来越为人们所重视。铝土矿尾矿中多含有高岭石、伊利石、叶蜡石等层状硅酸盐矿物,具有良好的多孔性能,可作为废水处理剂使用。鉴于此,为实现铝土矿尾矿资源的综合利用,采用高温焙烧方法对铝土矿尾矿进行了改性研究,并考察了改性后的铝土矿尾矿对重金属离子Cu2+和Zn2+吸附性能。试验表明:在焙烧温度为800 ℃条件下连续焙烧2 h后,该尾矿具有最好的吸附效果:常温条件下,对Cu2+和Zn2+的饱和吸附量达到2.837 mg/g和1.630 mg/g。以上研究表明,高温焙烧可以促进铝土矿尾矿对重金属的吸附性能,有可能实现该尾矿的综合利用。      

硫酸铵焙烧活化石棉尾矿提取镁实验研究

本实验采用硫酸铵与石棉尾矿用高温炉焙烧的方法提取镁。首先利用差热-热重法分析石棉尾矿与硫酸铵混合物的热分解和化学反应的热效应,得出石棉尾矿与硫酸铵混合物在240~500℃下产生分解、失重。将石棉尾矿与硫酸铵混合均匀后在320℃、400℃和460℃下焙烧1h,用XRD分析焙烧产物,得出在320℃时石棉尾矿和硫酸铵反应主要生成(NH4)2Mg(SO4)2和(NH4)2Mg2(SO4)3;在400℃时主要生成(NH4)2Mg2(SO4)3;在460℃时主要生成MgSO4,由于吸水变为MgSO4.6H2O。研究了硫酸铵与石棉尾矿不同物质的量的配比、焙烧温度和焙烧时间对镁浸取率的影响,得出当硫酸铵与石棉尾矿物质的量之比为2∶1、焙烧温度为460℃、焙烧时间为60min时,镁的浸取率为83.1%。     

石棉尾矿简法制备工业级白炭黑的工艺研究

研究针对四川石棉县石棉尾矿高铁性质,采用二步酸浸、磁化除铁工艺,在较温和的反应条件下制备得满足HG/T3061-1999中A类标准要求的工业级白炭黑:SiO_2＞95.8%,比表面积为233m~2/g,平均孔径1～10μm,DPB吸油值为2.42mL/g.工艺流程设计简洁,操作便宜,为以高铁石棉尾矿为原料制备白炭黑提供切实可行的工艺.     

硅藻土提纯及其吸附性能

采用焙烧和酸浸法对硅藻土进行了提纯处理,可得到SiO2含量达90%以上的精硅藻土。精硅藻土表面较原土的微孔增多,比表面积增大,利用静态实验装置研究原土和精硅藻土对罗丹明B溶液的吸附性能,结果表明精硅藻土的吸附性能明显提高。吸附等温线的研究表明,原土和精硅藻土对罗丹明B溶液的等温吸附方程均符合Freundlich方程。     

高温焙烧对含蛇纹石尾矿亚甲基蓝吸附性能的影响

富镁硅酸盐矿物蛇纹石具有比表面积大、天然卷曲结构、孔道结构丰富等特点,可作为优良的吸附材料。为实现蛇纹石资源的综合利用,通过高温焙烧方法对蛇纹石尾矿进行了改性研究,考察了焙烧蛇纹石尾矿对水相中亚甲基蓝的吸附性能。研究结果表明,与原矿相比,焙烧后的蛇纹石尾矿对亚甲基蓝具有较好的吸附效果,饱和吸附量约为11.27 mg/g;随着尾矿用量和吸附时间的增加,亚甲基蓝的吸附率也随之增加,且在中性和碱性条件下达到最好的吸附效果。焙烧后的蛇纹石尾矿对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,吸附类型属于化学吸附,吸附方式为单分子层吸附。以上研究表明,高温焙烧利于蛇纹石尾矿对亚甲基蓝的吸附,可促进蛇纹石尾矿的综合利用。      

硅藻土提纯及其吸附性能研究

采用焙烧和酸浸法对硅藻土进行了提纯处理，通过SEM和XPS测试手段对提纯前后的硅藻土进行了表征；研究了硅藻土对罗丹明B溶液的吸附性能。结果表明，提纯后的精硅藻土的比表面积显著增大，吸附性能明显提高；水溶液中罗丹明B在硅藻原土和精土上的吸附都符合Freundlich等温吸附方程。     

焙烧针铁矿—菱铁矿精矿制备多孔赤铁矿吸附剂的研究

通过焙烧针铁矿—菱铁矿精矿制备了一种良好的多孔赤铁矿吸附剂,并对其比表面积、孔径特性进行了分析和表征。对多孔赤铁矿制备过程中的影响因素包括焙烧温度、升温速率和保温时间进行了优化。结果表明:焙烧温度是影响吸附剂性能的最主要因素,过高的温度不仅消耗更多的能量,而且降低产物中微孔的数量,使得产物的比表面积减小;保温时间对吸附剂性能影响较大;升温速率对吸附剂性能影响不大;在焙烧温度为500℃,升温速率为10℃/min,保温时间为0.5 h时制备得到产物性能最优,其总比表面积提高到103 m~2/g,微孔比表面积升高到76 m~2/g。     

石棉尾矿焙烧活化制备建筑材料技术研究

以石棉尾矿为原料,采用不同焙烧助剂和焙烧工艺制备系列石棉尾矿焙烧产物,通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析,探究焙烧助剂种类、添加量、焙烧温度和时间等对焙烧产物结构、形貌及性能的影响。结果表明,焙烧温度为800℃,焙烧时间为2 h,焙烧助剂(NH₄)₂SO₄添加量为12%时,获得的样品胶凝性能最好;以该工艺条件制得的石棉尾矿焙烧活化产物为原料,加入不同比例水泥制成砌块试件,根据GB/T 4111-2013测试砌砖试件的各项性能指标,当水泥添加量为10%时,固化体抗压强度可达30 MPa,样品的抗压、抗冻、收缩率、吸水率等达到MU25免烧砖性能指标要求。     

石棉尾矿综合利用研究进展

石棉尾矿是一种以蛇纹石为主要矿物成分的尾矿，对矿区环境危害严重。本文介绍了石棉尾矿的基本物化性质并综述了国内外近年来对石棉尾矿综合回收利用的研究工作。指出利用石棉尾矿制备高纯超细氢氧化镁和高纯超细高比表面积白炭黑是一种技术上可行、经济效益明显的路线并介绍了相关研究成果。     

铁尾矿陶粒的制备及对生活污水的处理

以铁尾矿为主要原料,加入少量粉煤灰、煤矸石、石灰石及生物外加剂,制备铁尾矿陶粒滤料,并考察其对生活污水COD的去除效果。结果表明：在铁尾矿、粉煤灰、煤矸石、石灰石、生物外加剂分别占总物料量的86%、6%、4%、3%、1%,陶粒粒径为3～5 mm,焙烧温度为1 100 ℃时,烧制的陶粒滤料对生活污水COD的去除率可达80%。XRD和SEM分析表明,焙烧过程中产生的钠长石提高了陶粒的强度,同时陶粒表面粗糙、内部多孔、比表面积增大,因此具有良好的吸附性能,有利于生活污水中污染物的去除。     

SiO_(2)模板法制备LaMnO_(3)及其催化性能北大核心

采用Stober-Frink法由正硅酸乙酯制备出SiO_(2)微球,再将其作为模板剂,采用硬模板法制备LaMnO_(3)。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_(2)吸附-脱附等表征手段对制备的LaMnO_(3)进行表征分析,利用循环伏安曲线、线性扫描、蓝电测试等研究手段对其电化学性能及放电性能进行了测试。结果表明:SiO_(2)微球模板可制备出球形空洞的多孔LaMnO_(3),其具有良好的氧还原反应(ORR)活性,比表面积为15.685 m^(2)/g,远大于共沉淀法制备的LaMnO_(3),并作为铝空气电池阴极催化剂材料,相比于共沉淀法制备的LaMnO_(3),其恒流放电稳定、放电电压较高。     

无烟煤基CO2吸附材料及电极材料的制备

本文以宁夏太西无烟煤为基础材料,预先进行粉碎、脱灰处理,以KOH为活化剂,通过调节KOH和煤的比例得到不同比表面积和孔径分布的煤基多孔炭材料。在800 ℃条件下,KOH和煤的质量比为5∶1时,活化处理2 h,所得材料具有最高的比表面积和孔容（3.275 m2/g,1.62 cm3/g）,其在0 ℃、100 kPa的条件下对CO2吸附的质量分数为23.71 %。以尿素为氮源对材料进行掺氮处理,通过氧化还原反应在炭材料上负载MnO2组成复合材料,将其用于锂离子电池负极。测试结果表明:所得材料的充放电循环稳定性较好,掺氮以及负载MnO2有助于材料比电容的提高。     

机械活化对石煤提钒尾渣制备地聚物性能的影响

以石煤提钒尾渣为主要原料制备地聚物,不仅能减轻尾渣堆积造成的环境污染,还可以实现尾渣的二次利用,且与传统地聚物制备工艺相比,能耗大幅降低。对湖北某石煤提钒尾渣进行机械活化后制备地聚物试验,结果表明:随着尾渣粒度的减小,尾渣比表面积增大,尾渣中活性硅+铝浸出浓度提高;随着尾渣活化时间的延长,所制备的地聚物抗压强度逐渐提高;降低尾渣的粒径,有利于提高地聚物的物理性能和改善地聚物的微观结构;当尾渣与偏高岭土的质量比为7∶3,NaOH和Na_2SiO_3的掺量均为13%、胶砂比为1∶1、液固比为0.15时,尾渣活化420 s所制备的地聚物28 d抗压强度达到25 MPa。试验结果为以石煤提钒尾渣为原料绿色高效制备地聚物提供了依据。     

低硅铁尾矿多孔陶粒的制备及污水处理效果

以某低硅铁尾矿为主要原料制备出了尾矿添加量达77%的多孔陶粒,并通过试验室曝气生物滤柱考察了所制备陶粒对模拟生活污水的处理效果。结果表明：该陶粒表面粗糙,内部多孔,表观密度、显气孔率和平均孔径分别为1.33 g/cm³、54%和19.80 μm,重金属浸出试验浸出液中的重金属浓度符合国家地表水环境质量标准。以该陶粒为滤料的曝气生物滤柱对模拟污水的处理效果良好,COD_Cr、NH+₄-N、TN的去除率分别为84.26%、84.01%和25.87%;滤柱内陶粒上附着的微生物种类丰富,进水端单位质量陶粒上的生物脂磷总量可达371.63 nmol/g,陶粒表面和内部分别占90.79%和9.21%。     

微孔碳@粉煤灰颗粒复合材料合成及其吸附磷应用

制备微孔碳@粉煤灰复合材料（简称AC@FA），利用现代分析手段对材料性能进行表征，将其应用到模拟含磷废水处理，研究不同条件下吸附特性、吸附过程动力学与等温线，并进一步运用于实际水体磷吸附。结果表明：AC@FA材料是具有不规整结构的晶体材料；比表面积大，热稳定性良好；表面具有丰富孔道结构；其对P的吸附主要来源于负载其上的多孔碳。溶液pH值3-7时，AC@FA对磷吸附效果变化不大；而pH值大于7时磷的吸附效果大幅度下降，材料表面电位从正值转移为负值。AC@FA对P的吸附效果随反应温度升高而降低。准二级动力学方程适合AC@FA对P吸附过程，Langmuir吸附等温线方程更适合拟合P在AC@FA吸附。AC@FA可应用于天然水体P的吸附，AC@FA可应用于天然水体中P元素吸附，吸附后水体中P含量全部降至0.008 mg/L以下，吸附效果良好。     

改性硅藻岩增强橡胶复合材料的研究

硅藻岩是生物质沉积岩,因其具有质轻、大的比表面积、超强的吸附性、隔音、耐磨、耐热以及耐腐蚀等特点而被广泛应用于化工、石油、建材、生物医药卫生以及环保等众多领域,其与白炭黑成分结构类似,可作为白炭黑的替代品来增强橡胶材料。本文首先对黑龙江省黑河硅藻岩进行了改性,考察了不同改性剂的改性效果,结果表明偶联剂Si69的改性效果较好。采用机械共混法制备了改性硅藻岩/橡胶复合材料,通过力学性能测试和SEM分析确定了最适合硅藻岩增强的橡胶是氟橡胶、三元乙丙橡胶和丙烯酸酯橡胶,硅藻岩能均匀分散在这三种橡胶基体中,相容性良好且机械性能优异。