磷酸盐沉淀法除铁过程热力学分析

除铁是锌湿法冶金过程的重要步骤。磷酸盐沉淀法相比于传统的铁矾、针铁矿和赤铁矿沉淀法具有明显的优势。针对磷酸盐沉淀法的从硫酸锌溶液中净化除铁过程进行热力学分析,绘制了298K时Men+-P-H_2O(Me:Zn(Ⅱ),Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ),Fe(Ⅲ),Ni(Ⅱ))系组浓度对数-pH图,利用热力学平衡图对磷酸盐沉淀法的从硫酸锌溶液中净化除铁和磷酸铁碱分解过程进行热力学分析。结果表明:pH值为0~5.0时磷酸盐形成由易至难依次为Fe(Ⅲ)Cu(Ⅱ)Fe(Ⅱ)Zn(Ⅱ)Ni(Ⅱ);整个pH值范围可以分为难溶磷酸盐稳定区、Me(OH)_n稳定区;高p H区磷酸盐中的Me转变为稳定的Me(OH)_n,实现磷酸盐碱分解。验证实验表明,加入1.0倍理论量的磷酸钠,控制沉淀pH值为2.0,铁、锌、铜、镍沉淀率分别为98.9%、3.5%、2.8%、0.7%;FePO_4与其2.0倍物质量的Na OH反应,产物为Fe(OH)_3、Na_2HPO_4,磷浸出率为96.8%,分解液pH为11.3,实验与理论相符。     

低品位钼精矿石灰焙烧-酸浸提取钼

采用XRD和TG-DSC分析研究低品位钼精矿石灰氧化焙烧过程的反应机理,确定石灰法焙烧-酸浸提钼工艺的优化参数。热重分析表明:石灰法焙烧主要发生Ca(OH)2的分解、MoS2的氧化、MoO2的再氧化及钼酸盐的生成等反应,焙烧过程主要产生MoO2、MoO3、CaMoO4、CaSO4等物相。XRD分析表明:当温度高于600℃、反应时间大于90 min时,焙砂中低价态钼的衍射峰完全消失,此时焙砂主要物相为CaMoO4和CaSO4,辉钼矿被充分氧化;石灰焙烧适宜的条件为Ca(OH)2与钼精矿质量比1:1、焙烧温度650℃、焙烧时间90 min,焙烧过程硫的保留率可达91.49%。钼焙砂酸浸适宜的浸出温度为90℃、浸出时间为2 h、H2SO4浓度为70 g/L、液固比为5:1,此时钼浸出率可达99.12%,CaMoO4被完全溶出。     

拜耳法溶出过程中氧化铁水热还原转化为磁铁矿（英文）

在铝土矿拜耳法溶出的同时使赤铁矿转化为磁铁矿对高铁铝土矿的经济高效利用至关重要。在热力学计算的基础上,实验研究氧化铁在碱溶液中的水热还原行为。热力学计算结果表明:在适当的氧化还原电位条件下,氧化铁在碱性溶液体系中可转化为磁铁矿。实验结果表明:铁粉与氧化铁粉或者铁粉与水在碱性水溶液中反应形成四氧化三铁,反应转化率均随温度和碱浓度的升高而显著升高,这说明四氧化三铁的形成过程可能经历铁粉和氧化铁粉溶解分别形成含铁离子Fe(OH)3-和Fe(OH)4-,Fe(OH)3-和Fe(OH)4-进一步反应生成四氧化三铁两个过程。同时,铝酸根对氧化铁在碱溶液中的水热还原没有显著影响,在其拜耳法溶出过程中一水硬铝石中的铁矿物可以转化为磁铁矿。     

碳还原锌浸出渣炼铁过程的热力学分析

对锌浸出渣熔池熔炼碳还原炼铁反应过程进行了热力学分析。结果表明:Zn Fe2O4和KFe3(SO4)2(OH)6受热分解的含铁产物是Fe2O3,Zn Fe2O4在300~1800 K温度范围内不能自发分解,KFe3(SO4)2(OH)6在652.25K即可分解;高pCO/pCO2、低温(但要高于炉渣熔融的温度)有利于熔体中的Fe2O3还原生成液态铁;含硫物相低温分解后的产物有金属硫酸盐K2SO4和Ca SO4,两者热分解脱硫的有利条件均是高温及低硫分压、低氧分压(但氧分压要高于硫酸盐分解生成硫化物的限值),Ca SO4热分解脱硫比K2SO4易于进行。锌浸出渣中碱性氧化物Ca O的存在,一方面可以降低Zn2Si O4碳热还原的起始反应温度,另一方面可以提高炉渣碱度及炉渣中Ca O的活度,降低硫在铁液与炉渣中的分配平衡常数。     

HNO_3/NH_4NO_3预处理工艺强化低钼焙砂浸出

采用湿法浸出法提取低钼焙砂中的钼元素。采用XRD分析低钼精矿氧化焙烧所得钼焙砂的物相组成,发现钼焙砂中因存在钼酸盐及低价钼,导致氨浸的钼浸出率低。采用含HNO_3/NH_4NO_3预处理的方法研究了低品位钼焙砂的强化提钼。结果表明:HNO_3/NH_4NO_3预处理使难溶钼酸盐转化为可溶于氨水的钼酸,同时,在酸盐效应的作用下抑制预处理过程钼的损失,从而提高钼的综合回收率。HNO_3/NH_4NO_3预处理的适宜工艺参数:HNO_3浓度120 g/L、NH_4NO_3浓度100 g/L、液固比3:1、浸出时间120 min、浸出温度90℃。与非预处理的直接氨浸相比,氨浸渣中残留的钼含量从20.00%降低到5.13%,钼的回收率从75.90%提高到95.38%。     

粉状含铼低品位钼精矿焙烧过程中ReS_2和MoS_2的氧化行为（英文）

钼精矿氧化焙烧工艺在工业应用中具有显著的优势。然而,低品位钼精矿因其比标准钼精矿复杂得多而在应用过程中存在许多问题。通过热力学计算、焙烧实验、热重分析和物相分析等,研究粉状含铼低品位钼精矿的氧化行为。结果表明,MoS中南大学2从450°C氧化,当温度达到600°C时,MoO中南大学3与金属氧化物反应并形成钼酸盐。最终,由于不可溶的钼酸盐生成,约80%的MoO中南大学3溶解氨水中。由于Re中南大学2O中南大学7、MoS中南大学2和SO中南大学2之间互相反应生成低价铼氧化物ReO中南大学2和ReO中南大学3,铼的挥发速度远落后于钼的氧化速度。当MoS中南大学2氧化完全后,铼的挥发加强,最终铼挥发率接近70%。查明了低品位钼精矿在焙烧过程中钼、铼氧化效率低的主要原因,为后续强化钼、铼的提取奠定了基础。     

转炉钒渣氧压酸浸过程V-Fe-H_2O系的电位—pH图

根据高温水溶液中计算各反应电位、pH及电解质活度因子的经验公式,通过热力学计算,得到氧分压为0.5 MPa、对应质量浓度为0.1mol/kg的离子活度以及温度分别为60、100、150和200℃条件下V-Fe-H2O系的电位—pH图。在pH<2的酸性条件下,V3+、VO2+和VO2+的稳定区一直位于Fe3+和Fe2+的稳定区范围内。随着温度由60℃提高到200℃,可溶性钒铁离子稳定共存区的pH值逐渐降低,氧化还原电位逐渐提高,钒铁尖晶石及氧化物的稳定区变化不大。热力学研究结果表明:采用氧压酸浸工艺能够将转炉渣中的钒充分浸出,但不能通过一步浸出在提钒的同时将钒、铁分离,浸出液还需要进一步净化来生产钒制品。转炉钒渣氧压酸浸的实验结果表明:在浸出温度140℃、氧分压0.5 MPa、粒度0.055～0.075 mm、液固比15-1(体积与质量比)、浸出时间120 min、搅拌速度500 r/min及初酸浓度200 g/L H2SO4的条件下,钒的浸出率为96.87%,铁的浸出率为89.25%,实验结果与热力学计算结果相符合。     

砷酸铜制备工艺过程热力学分析

绘制了Cu-As-H2O系电位－pH图、不同As浓度下lg[Cu]T[As]T)-pH图以及Fe-As(V)-H2O系lg[Fe]T-pH图等,分析了由墨铜渣制备胂酸铜过程的热力学。酸性氧化浸出可同时浸出Cu和As,pH＝2左右脱脱铁率可达99％以上。铜砷比和pH值的不同,可以得到不同形式的砷酸铜;CuHAsO4,Cu2AsO4OH,Cu5H2(AsO4)。在胂酸铜制备工艺条件下,所得砷酸铜分子式为Cu5H2(AsO4)4。热力学分析结果与XRD相一致。     

硅酸钠分解白钨矿的热力学研究

针对硅酸钠分解白钨矿的问题,对Ca-Si-W-H2O体系进行了热力学平衡分析,获得了一系列平衡关系图。理论分析表明,白钨矿可被硅酸钠分解,随着pH值升高,分解固相产物依次为CaSiO3和Ca3Si2O7。在低pH值的CaSiO3稳定区,白钨矿被硅酸钠分解,但溶液中钨浓度较低;在高pH值的Ca3Si2O7稳定区,氢氧化钠也参与了分解反应,钨浓度随pH值上升迅速增加。因此,硅酸钠分解白钨矿时可添加适量的氢氧化钠,以提高钨矿分解效果。分解实验验证了理论分析结果,实际分解效果变化的趋势与热力学分析一致。硅酸钠用量是影响浸出总体水平的重要因素,提高试剂浓度或添加氢氧化钠,能进一步提高钨的浸出率。对于WO3质量分数为55.0%白钨矿,在分解温度为180℃,分解时间为4 h,体系中硅与钨、氢氧根与钨、水与钨的摩尔比分别为2.0、0.5、35.3的条件下,钨的浸出率为96.9%。     

铅阳极泥碱性加压氧化浸出脱砷过程中As-N-Na-H_2O系的φ-pH图（英文）

为阐明砷在铅阳极泥碱性加压氧化浸出过程(NaNO_3为氧化剂;NaOH为碱性试剂)中的热力学特性,通过热力学计算绘制体系离子质量浓度为0.1 mol/kg,温度为298、373、423和473 K条件下的As-Na-H_2O、N-H_2O和As-N-Na-H_2O系的φ-pH图。结果表明,砷的存在形态与pH值有关。当pH值较低时,砷主要以H_3AsO_4、H_2AsO_4~-、HAsO_4~(2-)、H_2AsO_2~-及As_2O_3的形式存在;当pH11.14时,砷主要以AsO_4~(3-)形式存在,高碱浓度及高温对砷浸出有利。碱性加压氧化浸出实验表明,砷浸出率变化趋势与As-N-Na-H_2O系φ-pH图的热力学分析结果一致,在453K时砷的最佳浸出率为95.85%。     

含锗锌浸出渣强化解离及有价金属浸出行为

针对含锗锌浸出渣处理过程中存在有价金属回收率低、工艺复杂等问题,本文提出了Ⅰ段控铁低酸加压浸出-Ⅱ段深度高酸加压浸出的两段逆流加压酸浸工艺。深入研究了Ⅱ段深度高酸加压浸出过程中载锌、锗复杂物相解离机理以及锌、锗、铁等有价金属的深度浸出行为。结果表明：升高反应温度、延长反应时间、增加氧分压不仅能促进载锌、锗铁酸盐(MeFe₂O₄, Me=Zn, Ge)复杂物相的高效解离,也有利于Fe(Ⅲ)水解沉淀反应的发生,浸出渣物相组成由以铁酸盐为主逐步演变为以铁矾为主;酸度是影响铁酸盐热力学优势区的重要因素,其热力学稳定性随体系酸度的升高而逐渐降低,酸度过高时铁的溶解速率大于其沉淀速率,同时因H+活性增强抑制了Fe(Ⅲ)水解生成黄钾铁矾反应的发生。在反应温度150℃、初始酸度100 g/L、反应时间180 min、氧分压0.4 MPa、搅拌转速500 r/min的优化技术条件下,锌、锗的浸出率分别为92.47%、61.33%,获得的浸出终渣中主要物相为铁矾、硫酸钙,其含锌、锗、铅、银、硫分别为1.41%、370.00 g/t、3.52%、150 g/t、1...     

Ida~(2-)-H_2O体系浸出低品位氧化锌矿(英文)

采用Ida2--H2O体系(亚氨二乙酸盐水溶液)处理高碱性脉石型低品位氧化锌矿,考察浸出时间、液固比、配体总浓度、温度及pH值对矿物中主金属Zn及杂质元素Ca、Mg、Cu、Ni、Fe、Pb、Cd的溶出影响。结果表明:在弱碱性Ida2--H2O体系中,Ca、Mg、Fe不会被大量溶出,有价金属Cu、Ni、Pb、Cd可部分随主金属Zn溶出而进入浸出液;在浸出时间4h、液固比5:1、配体总浓度0.9mol/L、温度70℃、pH8的优化条件下,锌浸出率为76.6%。     

AZ31镁合金钼酸盐转化膜

利用钼酸盐溶液在AZ31镁合金表面获得棕黄色的转化膜。用扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对膜层的形貌和组分进行研究,采用动电位极化曲线测试对膜层的耐蚀性进行研究。结果表明：膜的微观形态由球形颗粒构成,膜层厚度约12 μm,对镁合金的覆盖作用良好;转化膜表层中Mo元素主要以MoO3形式存在,在膜的内部钼主要以MoO2和MoO（OH）2存在,并含有部分MoO3;钼酸盐转化膜在阳极极化过程中发生明显的钝化,腐蚀电位正移683 mV,腐蚀电流密度降低2个数量级,明显提高AZ31镁合金的耐蚀性能。同时对镁合金表面钼酸盐转化膜的成膜机理进行初步探讨。     

Ida~（2-）-H_2O体系浸出低品位氧化锌矿

采用Ida2--H2O体系（亚氨二乙酸盐水溶液）处理高碱性脉石型低品位氧化锌矿,考察浸出时间、液固比、配体总浓度、温度及pH值对矿物中主金属Zn及杂质元素Ca、Mg、Cu、Ni、Fe、Pb、Cd的溶出影响。结果表明：在弱碱性Ida2--H2O体系中,Ca、Mg、Fe不会被大量溶出,有价金属Cu、Ni、Pb、Cd可部分随主金属Zn溶出而进入浸出液;在浸出时间4h、液固比5：1、配体总浓度0.9mol/L、温度70℃、pH8的优化条件下,锌浸出率为76.6%。     

湿法炼锌窑渣铁精矿的浸出热力学分析

为实现湿法炼锌窑渣磁选铁精矿(以下简称窑渣铁精矿)中银、铜、铁等有价元素的综合回收,提出一种基于盐酸浸出的新工艺,从理论和实验两方面开展研究。在本研究中介绍新工艺研究的理论部分——浸出热力学分析。物相分析表明:窑渣铁精矿中主要含铁物相为Fe、FeO、FeS、Fe2O3、Fe3O4和FeSiO3。计算绘制了Fe-Cl-H2O系φ—pH优势区图以及FeS、FeO、FeSiO3-H2O系和FeS、FeO、FeSiO3-Cl-H2O系的lg c—pH图,分析窑渣铁精矿盐酸浸出的热力学可行性。结果表明:各含铁物相在盐酸浸出中均能溶解,[Cl]T越高,其溶解度就越大,由于不同阴离子在体系中溶解性质的差异,因此,Cl影响FeO、FeS和FeSiO3溶解的pH范围不同,分别为4.2～10.8、0.4～10.8和0～10.8。     

硫化锌氧压浸出过程的φ—pH图

通过热力学计算,得到ZnS-H2O系各物质高温条件下的GΘ值、φΘ值或pHΘ值以及各反应对应的电位表达式,分别绘制出不同离子活度、不同氧分压条件下的φ—pH图。由φ—pH图可以看出,随着离子活度的增大,S与Zn2+稳定区逐渐增大,但构成稳定区各反应的pH值上下限范围逐渐减小;随着氧分压的增大,水的稳定区逐渐增大。对ZnS进行了氧压浸出实验研究,采用全谱直读等离子光谱仪(ICP)、XRD和XRF等方法对浸出液和浸出渣进行分析、表征。结果表明:当初始酸浓度为15%、氧分压为1.1MPa、浸出温度为160℃、液固比为8:1、浸出时间为90min、搅拌速度480r/min时,锌的浸出率为98.86%,硫的转化率为81.33%。实际结果与根据φ—pH图理论计算结果吻合。     

硫酸氢铵焙烧粉煤灰提取氧化铝(英文)

采用NH4HSO4焙烧法从粉煤灰中提取Al2O3。首先,通过NH4HSO4焙烧和去离子水浸出法提取粉煤灰中的Al和Fe;然后,加入NH4HCO3溶液沉淀浸出液中的Al和Fe,利用NaOH溶液浸出得到的Al(OH)3和Fe(OH)3混合沉淀,所得铝酸钠溶液经碳酸化分解得到纯净的Al(OH)3;最后,煅烧纯净的Al(OH)3制备α-Al2O3产品。通过实验确定各工艺流程的最佳条件。制备的α-Al2O3产品达到YS/T 274-1998标准的工艺指标。     

聚乙二醇对氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿的影响

为提高黄铜矿生物浸出率,研究聚乙二醇(PEG)对Acidithiobacillus ferrooxidans strain XZ11 Fe2+氧化活性和黄铜矿生物浸出过程的影响,并采用SEM和EDS对浸出后矿物表面形貌和相组成进行表征。结果表明:相对分子质量大于200的PEG对Acidithiobacillus ferrooxidans Fe2+氧化活性具有一定的促进作用,添加30 mg/L PEG 2000时,浸出20 d后,铜浸出量高达451.70 mg/L,较不添加FEG时提高了1.11倍;添加PEG时,黄铜矿表面的侵蚀面呈沟壑状,出现溶蚀坑,并生成Fe3+的羟基化多聚物Fe(Ⅲ)—O—OH。PEG的添加提高了浸出体系中细菌浓度和Fe3+浓度,加速了黄铜矿的溶解。     

微细浸染型金矿强化湿法预处理研究

采用两段充气预处理-非氰化工艺浸出微细浸染型金矿,研究了浸出条件对金浸出效率的影响。结果表明,在氧化和碱浸预处理2个阶段充气可提高金浸出率;氧化预处理2 h后,加入氢氧化钠(20 kg/t)碱浸预处理4 h,加入氧化钙(40 kg/t)替代氢氧化钠,用TY-3浸出剂(8 kg/t)浸出4 h,金浸出率可达87.21%。浸出渣的物相分析、扫描电镜观察及X射线能谱分析结果显示,硅酸盐、碳酸盐中的金可被有效浸出,浸出渣中的石英、黄铁矿表面发生腐蚀,部分黄铁矿氧化。     

外加溶氧对锅炉过热器管内氧化皮生长及剥落的影响

火电厂超临界机组过热器管内氧化皮的生长与脱落问题是困扰全厂安全与经济运行的难题,而外加溶氧对锅炉过热器管内氧化皮生长及剥落是否有影响已经受到广泛关注。文章阐述了Fe系合金的氧化机理,给出的外加氧分压与蒸汽自身分解氧分压间的函数关系,表明随着外加溶氧的增大,蒸汽中总的氧分压增大,而蒸汽分解的氧分压减小,即外加溶氧抑制蒸汽分解的氧分压,从热力学角度证明外加溶氧对金属高温蒸汽氧化有贡献作用;探讨了不同的外加溶氧浓度下过热器管氧化皮形成过程中的形貌、厚度、成分等理化特性,分析了外加溶氧对氧化皮生长及剥落的影响,具体表现为:在外加溶氧状态下,氧化膜表面更容易形成不连续、疏松多孔的氧化物,氧化层外层氧化物内及内外层界面处有较多孔洞等缺陷,氧化层厚度也比不加氧的状态下的厚,且外加溶氧加快形成CrO_2(OH)_2,由于CrO_2(OH)_2的蒸发散逸在氧化层中形成空洞,破坏氧化皮的结构,此外,外加溶氧也促进了氧化皮外层生成不致密的Fe_2O_3氧化物。上述结果表明外加溶氧对过(再)热器管内壁氧化皮的生长及剥落有影响,为电厂水化学工况的改进提供技术参考。