基于密度泛函理论的含CO32-缺陷白云石表面性质研究

采用密度泛函理论(DFT)计算，研究了磷酸根离子/油酸根离子在白云石(104)表面CO₃^2-缺陷处的吸附。结果表明，白云石溶解产生CO₃^2-缺陷导致表面金属原子活性增强，有利于阴离子与矿物表面相互作用。H₂PO₄^-在理想白云石表面、缺陷白云石表面与钙原子的吸附能分别为-183.30 kJ/mol、-561.24 kJ/mol。态密度计算结果表明，H₂PO₄^-与缺陷白云石表面钙原子吸附后，相邻镁原子仍具有较强活性，油酸根离子在理想白云石表面、缺陷白云石表面与镁原子的吸附能分别为-52.29 kJ/mol、-489.43 kJ/mol。磷酸和油酸离子可以共同吸附在白云石表面，导致白云石上浮。     

磷酸体系下白云石与脂肪酸类捕收剂作用研究

采用单矿物浮选试验、Zeta电位测试和分子模拟手段研究了磷酸对白云石表面吸附油酸阴离子的影响。浮选试验和Zeta电位测试结果显示,磷酸导致白云石电负性增强,可浮性降低。分子模拟结果显示,白云石表面形成CO₃^2-空位缺陷,磷酸离子与缺陷处的Ca、Mg原子形成桥位吸附,缺陷处剩余的Ca、Mg原子可以进一步吸附油酸阴离子。油酸阴离子和H₂PO₄^-可以共同吸附在白云石表面导致白云石疏水; H₂PO₄^-的预先作用导致油酸根离子吸附能减小可能是白云石可浮性下降的原因。     

钙离子对胶磷矿和白云石可浮性的影响研究

以白云石-胶磷矿体系为研究对象, 在无机阴离子存在的条件下, 研究了钙离子对胶磷矿和白云石浮选行为的影响。试验结果表明: F^-存在的条件下, Ca²⁺对两种矿物的可浮性影响并不大; 而CO₃^2-存在的条件下, 在强碱性环境中, Ca²⁺的加入使两种矿物的可浮性趋于一致。同时, 在Ca²⁺体系中, 当pH≈7时, SO₄^2-对胶磷矿的抑制效果较好; 在pH=5~7时, PO₄^3-对两种矿物有明显的选择性抑制作用。F^-和CO₃^2-混合体系中, Ca²⁺对两种矿物的浮选均有一定的活化作用, Ca²⁺对胶磷矿的活化作用要优于白云石。     

回水中无机离子对硅钙质磷矿石正反浮选的影响

以贵州某硅钙质胶磷矿为研究对象,通过往矿浆中添加不同浓度的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-、F^-等影响离子,考察了无机离子对磷矿正反浮选的影响,结果表明: Ca²⁺和Mg²⁺会沉淀捕收剂,使精矿P₂O₅品位和回收率大幅度降低; 碱性条件下PO₄^3-会抑制磷矿正浮选; 酸性条件下SO₄^2-易与Ca²⁺反应生成硫酸钙沉淀附着在磷矿表面,影响磷矿反浮选; F^-对磷矿正反浮选影响较小。研究成果可为磷矿正反浮选废水的处理回用提供指导。     

基于PCA-AWOA-ELM模型的矿井突水水源识别

矿井突水是煤矿生产过程最具威胁的灾害之一，为了保障煤矿安全生产，提高矿井突水水源识别精度，提出一种基于改进鲸鱼优化算法(AWOA)耦合极限学习机的水源识别模型。以岱庄煤矿为例，选取Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-、HCO₃^-作为判别指标，基于SPSS因子分析提取评价指标主成分，6种离子间相关性较大，Ca²⁺和Mg²⁺,Ca²⁺、Mg²⁺与SO₄^2-、Cl^-之间的相关性均达到了0.7以上，SO₄^2-和Cl^-之间的相关性也达0.68，通过主成分分析提取了3个主成分，从六维空间降低到三维空间，在减少了样本指标之间信息重复的同时，也减少了极限学习机输入层数量，提高了模型对各类型数据的泛化能...     

矿井水水化学特征及资源化利用研究——以张集煤矿为例

由于煤炭开采活动大量矿井水被抽排至地面，造成严重水资源浪费和环境污染，为发展“绿色矿业”理念，探寻矿井水资源化利用的有效途径。以淮南煤田张集煤矿为研究对象，采集了矿区不同来源矿井水共82个水样，并选取Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、HCO₃^-七大离子和pH、TDS、EC、TH共11个指标作为水质检测依据，探讨了张集煤矿矿井水的一般水化学特征、主要离子成分、离子含量动态变化特征，并利用相关性和主成分分析方法深入探究矿区水样的水化学特征，然后依据水化学分析结果对矿井水进行水质评价，并按照“分级分类”标准进行水质等级划分，得到矿井水初步利用途径，最后计算水样钠吸附比(SAR)，建立钠吸附比(SAR)和EC关系，划分张集煤矿矿井水盐渍化和钠毒害风险等级，最终判定研究区矿井水资源化利用的途径。得出结论：张集煤矿矿井水TDS含...     

溶解离子对白云石和氟磷灰石浮选及表面性质的影响研究

采用纯矿物浮选、Zeta电位和接触角测试等方法研究了溶解离子Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-对白云石和氟磷灰石浮选及表面性质的影响。结果表明，溶解离子会明显改变白云石和氟磷灰石的可浮性、表面电性和表面润湿性。Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-会降低白云石和氟磷灰石的接触角，导致其疏水性减弱，使其上浮率降低。Ca²⁺、Mg²⁺会使白云石和氟磷灰石表面Zeta电位升高，SO₄^2-、PO₄^3-会降低矿物Zeta电位。研究可为下一步有针对性地去除磷矿浮选中有害离子提供参考。     

不连沟井田岩溶水水化学特征及其演化规律研究

岩溶水害是准格尔煤田安全生产的重大隐患之一,在分析准格尔煤田东北部不连沟井田水文地质条件的基础上,运用水文地球化学和数理统计的方法,查明研究区水化学特征及演化规律,为矿井水害治理提供科学依据。研究结果表明:(1)研究区岩溶地下水p H值为7.5～8.35,呈弱碱—偏碱性,TDS小于1 000 mg/L,整体为淡水;岩溶水水化学类型包括HCO₃-Na·Ca·Mg型水、HCO₃·Cl-Na·Ca型水和Cl-Na型水;Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、Cl^-、SO₄^2-为岩溶水的主要阴阳离子。(2)岩溶地下水水化学组分主要受水岩作用及阳离子交替吸附作用的影响;Na⁺、Cl^-主要来源为盐岩的溶解或阳离子交换作用,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-主要来源为方解石、白云石的溶解,...     

麻家梁矿主要含水层的水化学特征及其成因研究

利用矿区钻孔做抽水试验取得的水质化验数据，利用Piper三线图研究了地表水、松散层水、山西组砂岩水、太原组砂岩水和奥灰水的水质类型及其水质类型形成原因。利用箱型图研究了各含水层中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、Cl^-、SO₄^2-、HCO^-₃+CO₃^2-的含量，同时研究分析了同种离子在不同含水层中含量的差别，进而通过离子含量来判别水质类型。为麻家梁矿井水文地质和防治水工作提供理论依据。     

模拟菱锰矿硫酸浸出液中铁离子的去除

为了考察菱锰矿硫酸浸出液采用Na₃PO₄除铁的可行性,以及除铁所生成的FePO4滤渣用NaOH处理以回收PO₄^3-的效果,对Mn²⁺、Fe²⁺浓度分别为18.04、5.20 g/L的模拟菱锰矿硫酸浸出液进行了Na₃PO₄除铁、PO^3-₄回收工艺条件试验。结果表明：在H₂O₂用量为理论量、溶液pH=1.8、Na₃PO₄用量为1.7倍理论量、搅拌时间为15 min情况下,Fe²⁺去除率达99.85%、Mn2+损失率仅为2.23%;FePO4滤渣用0.75倍理论量的NaOH处理,反应3 h时的PO^3-₄回收率达98.24%。因此,菱锰矿硫酸浸出液采用Na₃PO₄除铁不仅可行,而且因PO3-4可回收再利用,除铁工艺成本较低。     

锌粉置换硫代硫酸盐浸金液中金试验研究

以10 μg/L金标准液与硫代硫酸钠、氨水合成浸金液, 采用锌粉置换法回收所合成浸金液中的金。结果表明: 锌粉用量增加, 金置换率提高; 选取锌粉用量为0.4 g/L, 随反应时间增加, 金置换率下降; 浸金液中铜离子和单质S、SO₄^2-、SO₃^2-等多硫化物对置换反应不利; 游离硫代硫酸盐对置换影响较小; 添加铅盐对置换反应有利。SEM-EDS分析表明, 经5%乙酸铅溶液浸泡后的锌粉表面有铅生成, 生成的铅与锌形成电偶加速置换反应, 同时, 锌粉表面变蓬松, 增大了锌粉与Au(S₂O₃)₂^3-的接触面积, 有利于置换反应的进行。     

人工合成水铁矿对钒(Ⅴ)的吸附特征

采用静态批处理吸附实验,研究了人工合成水铁矿对钒(Ⅴ)的吸附动力学特征,探讨了溶液pH值、反应温度、初始钒浓度及竞争阴离子(Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-和PO₄^3-)对水铁矿吸附钒的影响。结果表明,水铁矿对钒的吸附符合准一级和准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附量随温度增加而增加,吸附过程为吸热自发过程,最大吸附量为23.09 mg/g。水铁矿对钒的吸附最佳pH值范围为4~8,共存阴离子SO₄^2-和PO₄^3-明显抑制其对钒的吸附。SEM-EDS和FTIR分析表明,水铁矿中Fe-O位点可能是钒的主要吸附位点。水铁矿对钒离子具有较好的吸附效果,在一定的工艺条件下,可作为水体钒污染的修复材料。     

利用钛白副产物绿矾制备混凝剂聚磷硫酸铁的研究

以钛白副产物FeSO₄·7H₂O为原料, 制备了一种新型无机高分子混凝剂聚磷硫酸铁(PPFS)。研究了PPFS的合成过程和工艺条件, 考察了KClO₃用量、n(SO₄^2-)/n(Fe), n(P)/n(Fe)等因素对PPFS絮凝性能的影响。结果表明, 合成PPFS的适宜工艺条件为: 氧化剂KClO₃的用量为其理论用量的1.1倍; n(SO₄^2-)/n(Fe)的最佳值为0.65; n(P)/n(Fe)的最佳值为0.05。合成的PPFS絮凝性能良好, 能有效去除印染废水的浊度和COD_Cr, 为钛白副产物的利用提供了一条新的途径。     

用磷酸三丁酯从多硫化物含金贵液中萃取金的研究

研究了磷酸三丁酯(TBP)从多硫化物含金贵液中萃取金的规律, 考察了一些影响萃取平衡的因素。实验结果表明:TBP 能在强碱性多硫化物介质中萃取金, 萃取时水相和有机相条件的改变都对萃取有影响。水相S_x^2-浓度的增加对萃取有利, 当水相中有NH₃·H₂O存在时, 适宜的S_x^2-浓度为1.5 mol/L;有机相中TBP 浓度的增加, 萃取率增加;温度及水相初始Au(Ⅰ)浓度的变化对萃取的影响不大;萃取适宜的稀释剂为烷烃类稀释剂;水相中NH₃·H₂O的存在有无对萃取影响很大, 且其萃取机理也不相同。     

电解锰渣中氨氮的无废液脱除及稳定化研究

通过调控电解锰渣体系的含水率并辅以热风控制系统,构建半湿式非均相反应体系,研究了生石灰添加量、反应时间及锰渣含水率等因素对脱除电解锰渣中氨氮的影响。结果表明,在氨氮与生石灰(NH₄⁺/CaO)物质的量比为1∶3、含水率22.4%、反应时间260 min时,NH₄⁺-N去除率为95.6%,锰渣浸出液中NH₄⁺-N浓度为37.61 mg/L。此时添加多羟基磷酸盐作为稳定剂,当NH₄⁺/PO₄^3-物质的量比为1∶2时,经稳定化处理后的锰渣浸出液中NH₄⁺-N浓度满足污水综合排放标准(GB 8978—1996)一级标准限值(15 mg/L)。该工艺实现了电解锰渣中氨氮的零废液脱除,具有重要的工业应用价值。     

超重力法制备高分散性镁铝水滑石及其对铀酰离子的吸附性能

以硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O)和硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)为原料、尿素(CO(NH₂)₂)为沉淀剂,利用超重力法制备了粒径分布均匀、高分散的片状微细镁铝水滑石。通过扫描电镜、X射线衍射仪及激光粒度分布仪对样品进行了分析表征,比较了传统水热合成法与超重力法制备镁铝水滑石的形貌和粒径分布,分析了镁铝水滑石微细颗粒间形成团聚的机理,考察了异丁醇共沸蒸馏干燥工艺对产品分散性的影响,并研究了制备的镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs)对铀酰离子(UO₂²⁺)的吸附性能。结果表明,利用超重力法制备的微细Mg-Al-LDHs粒径分布均匀,为六方片状,粒径在1～2.5 μm之间; 使用非均相共沸蒸馏方法进行干燥,可有效防止Mg-Al-LDHs粉体团聚。在吸附时间120 min、UO₂²⁺初始浓度35 mg/L、吸附剂投加量0.01 g(废水体积30 mL)、pH=6、吸附温度50 ℃条件下,Mg-Al-LDHs对UO₂²⁺的饱和吸附量为118.57 mg/g。表明Mg-Al-LDHs对UO₂²⁺具有良好的吸附性能,是处理含铀废水的一种潜在吸附剂。     

西藏驱龙矿区水文地球化学特征及找矿启示

在2008、2009及2012年相同时段内,对西藏驱龙铜矿区内及外围水系中重金属离子及水化学采样进行分析,结果表明,水体中Cu、Zn离子含量较高,水化学类型为硫酸盐型,p H均值为5.57,硫化物的风化溶解造成水体中SO2-4异常,且与Cu2+呈显著正相关关系。金属硫化物氧化释放出大量重金属离子,并随地下水、地表水迁移富集,其浓度变化趋势与矿床大小及赋存位置一致,Cu2+水文地球化学特征与铜矿床类型、规模等存在成因联系,其为寻找该类型矿床建立了良好的水文地球化学找矿标志。