氯化咪唑铁基离子液体的物化性能及脱硫机理

采用变温拉曼光谱、红外光谱探针及XRD等现代分析技术研究疏水性氯化咪唑铁基离子液体的酸性特征及循环热稳定性,结果表明,氯化咪唑铁基离子液体可以在不超过240 ℃的条件下循环使用;具有Bronsted酸和Lewis酸的共同特点;Fe³⁺/Fe²⁺离子对具有很好的氧化还原可逆性,可以在酸性条件下直接氧化硫化氢脱硫,所得硫磺产物属于单斜晶系;升高温度可以显著提高其硫容和脱硫效率。由此,以氯化咪唑铁基离子液体为酸性脱硫液的非水相湿法氧化脱硫机理是活性成分Fe³⁺氧化硫化氢生成单质硫磺并转化成还原态Fe²⁺,经氧气氧化再生后Fe²⁺回到氧化态Fe³⁺。上述脱硫过程不需添加辅助试剂和调控pH。     

黄铁矿在酸性体系下的电化学研究

在酸性体系下运用循环伏安、稳态极化扫描、Tafel曲线和交流阻抗等多种电化学方法对黄铁矿电极的电化学氧化机理及电化学腐蚀动力学进行了研究。结果表明：黄铁矿在氧化电位较低时首先被氧化成FeS,覆盖于电极表面,使电极表面发生钝化,随着电位的继续升高,黄铁矿氧化形成Fe²⁺;不同pH、不同温度下的Tafel曲线研究表明,降低体系的pH值和升高体系温度均有利于提高腐蚀电流密度,即有利于黄铁矿的氧化;不同电位下电极表面所处的控制过程也不相同,测定结果与循环伏安曲线的研究结果相吻合。     

黄铁矿生物氧化过程的阶段性

以氧化亚铁硫杆菌为实验菌株，研究了黄铁矿的Fe³⁺氧化和生物氧化过程中溶液铁离子浓度、pH值以及Eh值的变化。结果表明，Fe³⁺由于自身很快会被消耗，因而对黄铁矿的氧化速率较低；而在细菌的作用下，Fe²⁺可以不断被氧化成Fe³⁺，从而使黄铁矿的氧化速率明显加快，因此生物氧化具有更高的效率。基于间接作用机制，结合黄铁矿生物氧化过程中pH值及Eh值的变化规律，提出了黄铁矿生物氧化的阶段性特点，即将氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的氧化过程分为黄铁矿无机氧化、Fe²⁺生物氧化和黄铁矿稳定生物氧化3个阶段。     

黄铁矿-微生物体系还原浸出低品位氧化锰矿工艺过程研究

利用黄铁矿和微生物组合浸出低品位氧化锰矿,研究了pH值、矿浆浓度和接菌浓度对低品位氧化锰矿中锰元素浸出的影响。结果表明,在pH＝1.6、矿浆浓度15%和接菌浓度20%的条件下,锰浸出率达到92.3%。嗜酸氧化亚铁硫杆菌与溶液中的Fe³⁺能够促进黄铁矿发生氧化还原反应,进而强化氧化锰矿中锰元素的浸出。     

酸性H2O2氧化预处理浮选金精矿及其机理研究

酸性 H₂O₂ 氧化法是一种有效的难选金精矿预处理方法,可以使黄铁 矿、毒砂等载金矿物被有效溶解, 从而使金暴露出来,提高金浸出率。 研究了酸性 H₂O₂ 体系中黄铁矿的氧 化机制,并探究了该系体中温度、矿浆浓度、 H₂SO₄ 和 H₂O₂浓度等对浮选金精矿的预处理效果。 结果表明:H₂O₂ 氧化 过程中没有固相生成物,黄铁矿中的 Fe 转 化为 Fe²⁺和 Fe³⁺ 于溶液中,Fe²⁺ 与 H₂O₂ 可发生 Fenton 反应生成氧 化性极强的羟基自由基(·OH);氧化过程中有 H₂SO₄ 生成,体系的 pH 值随着反应进行逐渐降低;黄铁矿主要被酸性 H₂O₂ 、·OH 和 Fe³⁺氧化,体系中 S 最终转化为 SO₄ ^2-或 HSO₄^- 。 浮选金精矿在温度为 30 ℃ 、矿浆浓度为 100 g/L、 H₂SO₄ 初始浓度为 0. 18 mol/L 和 H₂O₂ 初始浓度为 1. 76 mol/L 的条件下氧化预处理后,Fe 浸出率、试样失重率分别为 95. 33%和 51. 42%;浮选金精矿直接浸出时金浸出 率仅为 11. 68%,而经过酸性 H₂O₂预处理—浸出后,金浸出率可达 92. 69%。     

排土场黄铁矿促进黄铜矿浸出研究

为合理利用低品位铜矿石及其废石资源,进行了黄铜矿排土场中黄铁矿促进黄铜矿浸出的反应热力学分析及浸出试验。结果表明,黄铁矿反应所需的溶液电位范围涵盖了Fe²⁺促进黄铜矿浸出的电位范围,无氧条件下黄铁矿促进黄铜矿是可行的;黄铁矿的参与加速降低了Fe³⁺与Fe²⁺浓度之比,促使电位降低,进而促进黄铜矿的浸出;排土场中深部缺氧条件下黄铁矿促进黄铜矿浸出方式以上部浸出液为母液,上部溶液中Fe³⁺、Cu²⁺及Fe ²⁺是黄铁矿促进黄铜矿浸出的前提条件。     

粉煤灰对酸性矿井水中Cd2+的吸附动力学研究

分析研究了粉煤灰对模拟酸性矿井水中Cd²⁺的吸附.实验中选取Cd²⁺的初始浓度为0.000 1~0.010 0 mol/L.结果表明,粉煤灰对Cd²⁺的吸附符合Freundlich型吸附等温式，吸附反应符合一级反应动力学特征.在不同温度下得到了速率常数方程，表观活化能E_a=28.95 kJ/mol，指前因子A=68.9 min^-1.     

石灰环境中硫代硫酸钠对黄铁矿抑制机理研究

通过单矿物浮选试验、动电位测定、红外光谱测定和XPS测定,考察石灰环境中络合剂对黄铜矿和黄铁矿可浮性的影响,研究络合剂在石灰环境中与黄铁矿间的抑制作用机理。单矿物浮选试验结果表明,较高的丁基黄药浓度下,可以使用硫代硫酸钠与石灰配合使用从而达到铜硫有效分离的目的。动电位测定结果表明,石灰调浆时黄铁矿表面动电位大幅度正移,硫代硫酸钠的加入又使动电位明显负移,说明在石灰环境中添加硫代硫酸钠时,硫代硫酸钠在黄铁矿表面发生了吸附。红外光谱分析表明,黄铁矿单独与硫代硫酸钠作用时,SO₄^2-和S₂O₃^2-的特征吸收峰出现,表明硫代硫酸钠在黄铁矿表面产生了吸附。然而在石灰环境中,只出现SO₄^2-的特征吸收峰,硫代硫酸钠的作用不明显。XPS检测结果表明,黄铁矿经过硫代硫酸钠处理后,表面Fe、S、O的化学环境发生了改变;黄铁矿经过石灰处理后,表面Fe、S的化学环境发生了改变;黄铁矿经过石灰+硫代硫酸钠处理后,Fe、O、S的化学环境发生了改变。通过上述试验及检测分析可知,硫代硫酸钠在石灰环境中与黄铁矿表面发生了吸附及反应,可能是S₂O₃^2-与Fe³⁺或Fe²⁺发生络合反应生成络合物。     

DDTC 体系中黄铁矿电极过程动力学的研究

在pH 值为11.4 的二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)体系中, 采用循环伏安电位扫描、恒电位阶跃和计时电位法研究了黄铁矿的电极过程。循环伏安曲线表明, 当c(DDTC)=1 ×10^-4 mol/L 时, 电极电位大于0.2V(SHE)以后, 黄铁矿电极表面发生四乙基二硫化秋兰姆(TETD 或D₂)的电化学沉积并残留在电极表面;采用恒电位阶跃法可以确定反应电流密度(i)与反应时间(t)之间的关系式为i =(9.08 ×10^-5 +4.77 ×10^-3 t^0.5)^-1, 由此可以确定DDTC 在黄铁矿电极表面的扩散系数D为3.72 ×10^-6 cm²/s, TETD 在黄铁矿电极表面的吸附厚度可达1.63 个单分子层;计时电位法则确定了pH 为11.4 时, 吸附于黄铁矿电极表面的TETD 的电化学动力学方程为η=0.116-0.064 lg[1-(t/τ)^0.5], 电化学动力学参数确定为:交换电流密度i₀ =3.08 μA/cm², 反应电子数n=2, 反应传递系数α=0.462。电化学动力学方程和电化学动力学参数值表明吸附于黄铁矿电极表面的TETD 易于还原。     

低电位生物浸出黄铜矿研究

在酸性溶液中,高浓度Fe²⁺离子的存在有助于溶解氧对黄铜矿的氧化浸出。试验驯化培养具有单一硫氧化性的高效浸矿细菌,运用其对单体硫的高效氧化性能,结合Fe²⁺离子对黄铜矿氧化浸出的促进作用,开展黄铜矿低电位生物浸出研究。研究发现硫氧化菌可有效利用黄铜矿氧化溶解的产物--单体硫,将其氧化为硫酸并补充溶液H⁺离子消耗。同时,清除黄铜矿表面氧化溶解产物--单体硫后,有助于离子扩散和黄铜矿的进一步氧化溶解。     

黄铜矿在硫酸介质中浸出的电化学行为

以天然黄铜矿为研究对象,运用三电极电化学体系,对在硫酸介质中黄铜矿的浸出过程电化学行为进行了研究。结果表明,黄铜矿首先氧化成缺铁硫化物,覆盖于电极表面,使电极表面发生钝化。随着电位的升高,缺铁硫化物继续氧化,最终以硫酸根形式于溶液中。当电位小于-0.85 V(vs. SCE)时,黄铜矿阴极还原反应电流大,晶格中的Fe³⁺完全溶解出来。黄铜矿的阴极反应较强烈,且对黄铜矿氧化浸出具有重要意义。此外,随pH值降低,H₂S加速生成,氧化还原峰电流增强。说明在研究的pH值内,降低体系的pH值有利于黄铜矿的氧化。     

磨矿方式对闪锌矿和黄铁矿浮选动力学影响研究

为了研究磨矿方式对闪锌矿和黄铁矿浮选行为的影响,通过 6 种浮选动力学模型,分别考察了干磨、湿磨及磨矿时间下 2 种矿物的粒度组成及动力学参数。 结果表明,6 种动力学模型均表现出了良好的拟合效果。 氧化速率、磨矿方式、粒度组成共同决定了闪锌矿和黄铁矿的浮选表现。其中,黄铁矿较闪锌矿具更高的氧化速率及更低的浮选回收率。 湿磨产品较干磨更细,所有试验中-0.015 mm 微细粒级的产率最高,这有利于新生表面的暴露,并导致黄铁矿的快速富集,但同时释放更多 Fe³⁺,降低了闪锌矿的浮选速率。干磨产品粒度组成更粗且颗粒表面粗糙度更高,这促使闪锌矿和黄铁矿干磨后的 ε_∞ 值较湿磨更高。     

柠檬酸强化烟气脱硫体系中亚硫酸钙的氧化过程

在鼓泡反应器中对有机酸体系中亚硫酸钙氧化过程进行了研究.研究结果表明,柠檬酸会阻碍亚硫酸钙的氧化,Fe³⁺能够催化氧化亚硫酸钙,体系中Fe³⁺浓度为0.075 mmol/L,其氧化速率是无Fe³⁺氧化速率的1.64倍;当pH=6.5时,亚硫酸钙氧化速率达到最大,为3.35×10^-6mol/(L·s),其氧化速率与亚硫酸钙的浓度和空气流量成正比.     

聚丙烯酰胺对黄铁矿浮选行为的影响及其机制研究

随着环境保护法规的日益严厉和矿山绿色发展的日益需要,选矿废水的回用成了矿山发展的必然要求。选矿废水的回用不可避免地在浮选流程中引入了残余药剂,如絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM),进而对矿物的浮选,如黄铁矿的浮选造成的影响。探究了阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)对黄铁矿浮选行为的影响并揭示了其影响机制。研究结果表明,APAM显著降低了黄铁矿的浮选回收率,不利于黄铁矿的浮选回收。APAM大量吸附在黄铁矿表面,阻碍了后续捕收剂乙基黄原酸钾(KEX)的吸附,进而抑制了黄铁矿的浮选。APAM在黄铁矿表面存在着化学吸附作用,APAM通过分子结构中的酰胺基与黄铁矿表面氧化产物(FeOOH、Fe₂(SO₄)₃)中的Fe³⁺活性位点作用,进而吸附于黄铁矿表面,抑制矿物的浮选。     

闪锌矿的生物氧化与化学氧化对比

研究了氧化亚铁硫杆菌对闪锌矿的生物氧化作用,并与Fe³⁺氧化过程进行了对比。研究表明Fe³⁺比细菌具有更高的氧化效率,但生物氧化的效率更稳定。闪锌矿生物氧化过程中氧化亚铁硫杆菌的生长经历了延迟期、指数期、稳定期和衰退期,有部分细菌吸附到了矿物表面,未发现中间物质单质硫沉淀。而闪锌矿的化学氧化过程中有大量的单质硫沉淀到了矿物表面,说明生物氧化更彻底。     

镍黄铁矿浮选中的电化学作用

用电化学观点论述了镍黄铁矿表面氧化,及其与有机硫代化合物和调整剂的作用机理.镍黄铁矿表面的状态与矿浆pH及氧化还原电位有关,在矿浆中铁或镍哪种元素首先从矿物表面溶解取决于镍黄铁矿的Fe/Ni比值等因素;黄药在镍黄铁矿表面的生成物为双黄药或金属黄原酸盐,何种产物为主取决于矿浆pH及氧化还原电位;化学调节矿浆电位是目前改善镍黄铁矿浮选最好的方法.     

油酸钠体系下铁离子活化石英的吸附特性

这是一篇矿物加工工程领域的论文。本文通过纯矿物浮选实验研究了Fe²⁺和Fe³⁺在油酸阴离子捕收剂体系下对石英的浮选行为的影响，并采用红外光谱分析、原子力显微镜成像分析和Zeta电位测定分析等方法，进行了Fe³⁺活化石英的机理研究。纯矿物浮选实验结果表明，Fe³⁺的活化作用比Fe²⁺的强，在以Fe³⁺为活化离子的条件下，油酸钠的捕收作用比亚油酸钠强；红外光谱分析和原子力显微镜成像分析结果表明，油酸钠难以在未经活化的石英矿物表面产生有效吸附，但油酸钠可以有效吸附在经过Fe³⁺活化后的石英表面；Zeta电位分析结果表明，在pH值为6.0时，Fe³⁺活化后的石英表面的正电位达到较大值，且活化后的石英基本呈正电性。     

霓石溶出金属离子对镜铁矿、霓石可浮性的影响

为了研究霓石表面溶出离子Fe³⁺、Na⁺对十二胺体系中镜铁矿和霓石可浮性的影响，以0.044~0.074 mm粒级镜铁矿和霓石单矿物为研究对象，进行单矿物浮选试验，并通过Zeta电位测量和溶液化学计算研究其作用机理。结果表明：十二胺对镜铁矿和霓石均具有较好的捕收作用；Fe³⁺对镜铁矿的抑制效果强于霓石，Na⁺对2种矿物可浮性均无明显影响；加入Fe³⁺、Na⁺均能使镜铁矿和霓石矿物表面电位发生右移，表面电位升高减弱了十二胺在矿物表面的静电吸附；Fe3+主要以亲水性Fe（OH）₃沉淀形式吸附在矿物表面，使矿物亲水性增大，从而对矿物产生抑制作用。     

闭坑瓦斯矿井残余CO2-矿井水-岩作用实验模拟

基于三相反应模拟系统,以CO_2为主要残余瓦斯气体,以煤中典型矿物和高硫酸盐高铁矿井水为固、液反应相,开展闭坑瓦斯矿井水-岩-气反应模拟实验,对比分析了三相反应模拟实验中矿井水化学成分变化和矿物组分的变化。结果表明:在水-岩-气三相模拟反应中,矿井水的pH升高,Eh降低,矿物相的溶解导致矿井水中Ca~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)以及可溶性SiO_2的含量出现不同程度的增加,Mg~(2+)含量无明显变化,总Fe浓度下降,矿化度明显增加;煤岩典型矿物均出现了不同程度的溶解反应,方解石发生溶解作用时,反应过程中会生成新的碳酸盐矿物,黄铁矿在溶解的同时伴随着绿泥石的生成。     

煤矿矿井水处理与资源化

根据煤矿矿井水的水质特点,将煤矿矿井水分为中性矿井水和酸性矿井水,并指出了中性矿井水和酸性矿井水的水质污染特点.提出了中性矿井水采用:调节+混凝沉淀+多介质过滤+精密过滤+膜处理+消毒的联合处理工艺,使处理后的矿井水能够达到生活饮用水卫生标准.介绍了确定工艺中的有关参数的方法和应考虑的因素.为矿井水的污染治理与回用提供了一个经济可行的技术方案.