磷石膏对煤矸石微生物肥料养分含量的提升效果研究

探究磷石膏和具有解磷效果的细菌处理对煤矸石微生物肥料品质的影响.从废弃煤渣草坪根际土壤提取分离GZU-art01菌株,利用细菌分别处理煤矸石和掺杂磷石膏的煤矸石,制备煤矸石肥料.结果表明:用细菌处理和掺杂磷石膏都能有效提升煤矸石肥料中的氮磷钾含量;其中先掺杂磷石膏后用细菌处理制备肥料的方法,对煤矸石肥料中的氮磷钾含量提...     

利用硅酸盐细菌(GY03)制备煤矸石肥料的研究

针对贵州存在大量废弃的煤矸石造成了严重的环境污染,研究了利用硅酸盐细菌(GY03)作用于煤矸石将其中难溶于水的磷、钾转化为能被植物吸收的有效磷、速效钾来制备煤矸石肥料,并研究了煤矸石粒径、体系pH、培养时间、培养温度及体系湿度对制备煤矸石肥料的影响。研究发现:当煤矸石的粒径在160目、体系pH为7.0～8.0、最佳培养时间为40d、最佳培养温度为28～32℃和体系在湿润或淹水情况下煤矸石肥料中速效钾、有效磷含量分别比原煤矸石增加275%和395%。     

两种细菌处理高硫煤矸石制备肥料的研究

利用具有解钾功能的硅酸盐细菌和具有解磷功能的巨大芽孢杆菌一起处理高硫煤矸石来生产煤矸石肥料,并研究了两种细菌的混合比例、高硫煤矸石的粒径、接菌量、体系的pH值、培养时间、培养温度、干湿条件、振荡等因素对制备煤矸石肥料的影响.研究表明:当巨大芽孢杆菌和硅酸盐细菌的混合比例为4∶1、煤矸石的粒径为60目、体系pH值为7.0～8.0、接菌量为3.0×1014 ～6.0×1014/g、30℃下培养9d时煤矸石中的碱解氮、有效磷和速效钾的含量分别是原煤矸石的13.33倍、68.70倍和11.08倍;有效硫、有效钙和有效硅的含量分别是原煤矸石的3.60倍、1.32倍和1.24倍.     

巨大芽孢杆菌(ACCC10011)制备煤矸石肥料的研究

针对全国煤矸石利用率较低,堆积的大量煤矸石污染环境,以贵州煤矸石为例,掺杂磷矿并利用微生物降解法制作肥料,为煤矸石的利用寻找一条可行途径.采用巨大芽孢杆菌(ACCC10011)处理煤矸石与磷矿掺杂物,研究了接菌量、体系pH、两矿比例、培养时间及体系摇动对肥料的影响.研究发现:当接菌量为6 × 1014～ 1.36×1015个/g,pH为6.5,煤矸石与磷矿配比为1∶1,培养3d,目数为120目条件下,制作的肥料中有效磷占全磷的比例由5.65％提高至70.9％,有效硅占全硅的比例由0.039 0％提高至61.5％.     

双极膜电渗析技术处理磷石膏的工艺研究

磷石膏是湿法磷酸生产的固体废弃物,其有效利用对资源与环境产生重要影响。通过双极膜电渗析技术处理磷石膏,尝试将磷石膏制备成硫酸和氢氧化钙。通过单因素实验和正交实验,讨论了电压对平均电流密度、硫酸浓度、电流效率和能耗的影响。结果表明:电流效率和能耗成反比,随着电压的增大平均电流密度呈线性增加;在物料质量浓度为7 g/L、电渗析时间150 min、操作电压15 V时电流效率为75.74%,平均能耗为0.2 k W·h/mol,制备出的H_2SO_4浓度为0.045 7 mol/L,转化率为77%;Ca(OH)_2粒径呈正态分布,主要分布在30~60μm。     

钢渣与自燃煤矸石复掺对水泥性能的影响

运用正交试验研究了钢渣与自燃煤矸石的复掺比例、比表面积及石膏的种类等对复合水泥性能的影响。结果表明,钢渣与自燃煤矸石的复配比例是影响其强度的关键因素,其次分别为钢渣、自燃煤矸石的比表面积,而石膏的种类对其影响最小。试验优化的配比为：钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为448m2/kg,自燃煤矸石比表面积为640m2/kg,石膏为3份天然二水石膏混合2份脱硫石膏,以及配比为钢渣和自燃煤矸石的配合比为25%∶5%,钢渣比表面积为516m2/kg,自燃煤矸石比表面积为470m2/kg,石膏种类为3份天然二水石膏混合2份改性磷石膏。     

复合还原剂还原分解磷石膏的影响因素

采用高硫煤与煤矸石制备成复合还原剂还原分解磷石膏,研究了还原剂配方及粒度、C/S值（物料中C与S的摩尔比值）、反应温度对炉气二氧化硫浓度、磷石膏CaSO4分解率和脱硫率影响。结果表明：二氧化硫浓度可达16.02%,磷石膏中CaSO4分解率大于95%,磷石膏脱硫率大于90%,能为制酸提供合格的原料气和为制水泥提供合格的原料。     

磷石膏钙渣制备轻质碳酸钙工艺研究

本文在磷石膏生产硫酸工艺基础上,采用磷石膏钙渣为原料制备高品质轻质碳酸钙,结果表明:在Ca(OH)2乳液质量浓度为90g/L,碳化温度为30℃,CO2流量为1.2L/h,碳化搅拌速度为2100r/min的条件下,制备的碳酸钙产品的沉降体积和pH值最优。电镜扫描发现,产品粒径大小均匀,呈球形。理化分析其品质达到HG/T2226-2000《工业沉淀碳酸钙》优等品标准要求。     

常压溶液法磷石膏中可溶杂质去除规律的分析研究

在HCl-H_2O体系中利用溶液法对磷石膏进行除杂,研究溶液pH值、反应时间、固液比及温度对磷石膏中可溶性磷和可溶性氟的去除率的影响。结果表明,HCl-H_2O体系除杂的最佳工艺参数为:pH=1,时间2 h,固液比=1∶3 g/mL,温度103℃。此工艺下,可溶性磷、氟的去除率分别达到88.73%和93.77%,磷石膏中残余的可溶性杂质含量低至W_(P_2O_5)=0.08%,W_(F-)=0.005%,能够满足GB/T 23456—2009中作为石膏建材的要求,且具有经济可行性。     

常压溶液法磷石膏中可溶杂质去除规律的分析研究

在HCl-H_2O体系中利用溶液法对磷石膏进行除杂,研究溶液pH值、反应时间、固液比及温度对磷石膏中可溶性磷和可溶性氟的去除率的影响。结果表明,HCl-H_2O体系除杂的最佳工艺参数为:pH=1,时间2 h,固液比=1∶3 g/mL,温度103℃。此工艺下,可溶性磷、氟的去除率分别达到88.73%和93.77%,磷石膏中残余的可溶性杂质含量低至W_(P_2O_5)=0.08%,W_(F-)=0.005%,能够满足GB/T 23456—2009中作为石膏建材的要求,且具有经济可行性。     

不同粒径磷石膏的脱水动力学

为研究粒径对磷石膏脱水反应动力学的影响,测定了流动N₂气氛中,不同粒径磷石膏脱水反应的TG-DSC同步热分析数据。运用Flynn-wall-Ozawa法、Kissinger法和Satava-Sestak法相结合计算动力学参数,得出不同粒径（105～125μm、125～150μm、150～200μm和200～300μm）磷石膏脱水动力学模型,利用动力学方程对不同粒径磷石膏在相同条件下等温热分解进行预测,得出不同粒径、不同温度下磷石膏脱水率与时间的关系。结果表明：当磷石膏粒径由200～300μm减小到105～125μm时,磷石膏第一步脱水活化能从114.62kJ/mol减小到82.55kJ/mol,第二步脱水活化能由96.30kJ/mol减小到78.5kJ/mol。磷石膏脱水活化能随粒径的减小而减小,机理函数均符合Avrami-Erofeev方程。在相同的煅烧温度下,粒径小的磷石膏完全脱水所需时间缩短。     

pH与Ca~(2+)浓度对磷石膏常压制备α-半水硫酸钙的影响

研究了以Ca-Mg-K复合盐溶液为转晶体系中pH及Ca~(2+)浓度对磷石膏常压水热法制备α-半水硫酸钙的影响。通过测定反应中固、液两相组成随时间的变化,得到了磷石膏在不同盐溶液体系当中的转晶速率。采用TESEM、XRD、TG等检测方法对产物做了表征,根据不同初始条件对最终产物晶体形貌的影响,讨论了不同条件下的影响机理。建立了以表面反应控制为基础的原料磷石膏溶解动力学模型,拟合得到不同Ca~(2+)浓度条件下的表观溶解反应速率常数及反应级数,结果表明:磷石膏的溶解过程属于表面反应控制,在Ca~(2+)浓度为2.5~3.5 mol/L的中性环境中,其溶解反应表观反应级数相差不大,平均值为1.533。     

磷石膏在石蜡包膜尿素中的应用

用磷石膏作尿素的造粒剂和载体制备磷石膏造粒尿素,对其进行石蜡包膜,并添加质量分数5%的失水山梨醇单油酸酯(Span80)改善石蜡在肥核表面的附着。结果显示,用磷石膏造粒尿素制备的两种石蜡包膜尿素在水中浸泡28 d的尿素累积释放率均小于35%,缓释效果达到缓释/控释肥料国家标准,在模拟土壤施用的土柱淋溶条件下,还呈现尿素匀速释放的良好特性,为磷石膏的有效利用和尿素缓释探索出一条新路。     

铝掺杂酸性硅溶胶的制备及表征

以正硅酸盐甲酯(TMOS)、六水氯化铝(AlCl_3·6H_2O)为原料,稀盐酸为催化剂,采用酸催化溶胶–凝胶法制备了铝掺杂硅溶胶,利用透射电镜、Zeta电位、纳米粒度分布仪、黏度计、pH计等测试手段考察了酸浓度、反应时间、反应温度、铝元素掺杂量对硅溶胶粒子的形貌、粒径分布、分散性和稳定性等的影响规律。结果表明:在该反应体系中,H~+将TMOS中的–OR基团质子化,水分子中的–OH基团取代–OR基团,发生水解反应,水解产物在H~+催化下吸引SiOH、SiOR和铝水解产物发生缩聚反应形成铝掺杂硅溶胶粒子;随盐酸浓度增大、反应时间增大、反应温度提升,铝掺杂硅溶胶粒子呈现粒径变大且粒子形状不规则的趋势;当铝掺量过大时,体系中发生偏聚现象;当盐酸浓度为5 mmol/L,反应时间为0.5h,反应温度为25℃,铝元素掺杂量(摩尔比)为n(Al):n(Si)=0.04:1时,可以得到粒径为5～8nm、粒径分布均匀、分散性好、固相含量约为13%的铝掺杂酸性硅溶胶。     

复合还原剂还原分解磷石膏制取高浓度二氧化硫

采用高硫煤与煤矸石制备成复合还原剂还原分解磷石膏,研究了还原剂配方及粒度、n(C)/n(S)(生料中碳与三氧化硫物质的量比)、反应温度对炉气二氧化硫体积分数、磷石膏硫酸钙分解率和脱硫率的影响.结果表明:复合还原剂配方、反应温度、还原剂粒度对二氧化硫的体积分数都有影响.采用高硫煤与煤矸石的质量比为2∶ 1的复合还原剂,在n(C)/n(S)为0.7、还原剂粒径为111～122 μm、温度大于1 000 ℃时,二氧化硫体积分数可达16.02%,与采用单一高硫煤作为还原剂相比,二氧化硫体积分数能提高1.46%.采用复合还原剂工艺有利于降低反应温度,提高二氧化硫体积分数和磷石膏分解率及脱硫率,可为煤矸石、磷石膏综合利用开发一条新途径.     

湿法磷酸半水工艺考察与石膏结晶过程研究

湿法磷酸半水工艺可生产高浓度磷酸[w(P₂O₅)>40%(质量)],但在半水反应阶段磷矿易发生钝化,半水石膏结晶粒径小,造成工艺后端过滤困难,磷回收率降低。以湖北典型中低品位磷矿为原料,系统考察了半水工艺中SO₄^2-浓度、磷酸浓度、反应温度等条件对半水石膏结晶物相、形貌及粒径的影响规律,分析了优化条件下石膏杂质赋存与含量变化。结果表明,半水反应中液相硫酸、磷酸浓度会引起半水石膏物相、形貌、粒径变化,磷硫浓度提高会导致石膏晶体形貌由柱状变化为棒状、片状,粒径从70μm减小到10μm。优化工艺条件下,半水石膏较原工艺石膏P₂O₅含量降低至1.39%(质量),磷的主要存在形式为难溶性磷酸盐,同时F含量降低至0.44%(质量),其以CaF₂、AlF₃等难溶物形式存在于石膏,其他杂质含量均有所降低。本研究可为半水工艺生产过程参数优化及半水石膏品质提升提供参考。     

循环分解磷石膏制备高纯硫酸钙工艺Ⅱ:磷石膏分解液双极膜电渗析研究

循环利用化学试剂从磷石膏中提取SO_4~(2-)和Ca~(2+)制备高纯硫酸钙的关键步骤是从双极膜电解除杂后的磷石膏分解液中提取SO_4~(2-)和Na~+,得到NaOH溶液和H_2SO_4溶液,用于循环制备高纯度硫酸钙。本研究对此过程中的电流密度和分解液浓度进行了单因素试验分析,在不同电流密度和磷石膏分解液浓度下,考察了磷石膏分解液的电解率、电解能耗以及电流效率的差异。试验结果表明:在电流密度为47.6mA/cm2,磷石膏分解液浓度为1.143mol/L时,电解率达到99.04%,能耗1.529kW·h/kg,电流效率为62.23%,此时能耗最低且效率最高,电解效果最佳。经分析可知,酸溶液中主要含H+和SO_4~(2-),硫酸浓度达到0.924 9mol/L;碱溶液中主要含Na+和OH-,也含有少量的K+,氢氧化钠(氢氧化钾)浓度达到2.125 7mol/L。酸碱溶液中几乎不含有其他杂质,可直接返回用于循环分解磷石膏。     

磷石膏粒径对湿拌砂浆性能及微观结构的影响研究

选取四种不同粒径磷石膏,分别与机制砂、水泥及外加剂混合制备了湿拌砂浆,考察了磷石膏粒径对砂浆工作性及力学性能的影响,并通过XRD、TG-DSC、MIP以及SEM测试探究了磷石膏粒径对湿拌砂浆水化产物及微观结构的影响机理。结果表明,随着磷石膏粒径增大,湿拌砂浆工作性及力学性能呈先增大后减小的趋势,当掺入30%(质量分数)粒径为53~106 μm的磷石膏时,湿拌砂浆稠度损失19%,保水率为90%,28 d抗压强度为10.7 MPa,14 d拉伸黏结强度为0.25 MPa,可满足抗压强度大于10 MPa的技术指标要求。随着磷石膏粒径增大,磷石膏中的共晶磷含量减少,水泥水化过程受抑制程度减弱,砂浆中水化硅酸钙(C-S-H)生成量增多,且在远离CaSO₄·2H₂O颗粒的区域有大量C-S-H出现。然而,砂浆硬化体的孔体积却呈先减小后增大的趋势,当掺入30%(质量分数)粒径为53~106 μm的磷石膏时,砂浆的孔体积最小,仅为0.130 9 mL/g。磷石膏粒径范围适宜控制在53~106 μm,此时湿拌砂浆具有良好的工作性及力学性能。     

利用钢渣改性制取吸磷剂的研究

目前,我国的矿物废渣还没得到充分再利用,利用钢渣为主要原料制备处理含磷废水的吸磷剂,探索了适宜制备方案并对其进行了应用研究,确定了适宜的工艺条件。试验结果表明:吸磷剂的适宜制备条件为粘土、水和钢渣按质量比1.0∶1.0∶1.0混合并加入FeSO4,FeSO4加入量为[m(FeSO4)/m(粘土、水和钢渣)]为0.07,挤压成粒,在500℃下灼烧5 min。利用吸磷剂处理质量浓度为50 mg/L的磷酸盐废水,适宜工艺条件为投加量为0.8 g/L,振荡时间为1.5 h,pH值在7~8,磷去除率(以磷元素为基准)为95%左右。     

磷石膏中主要杂质对转晶制备的α高强石膏物理性能的影响

以渣场水洗净化后磷石膏为原料,采用蒸压法制备α高强石膏,通过单因素实验研究磷石膏中H₃PO₄、H₂PO₄^-、HPO₄^2-、Ca₃(PO₄)₂、F^-和有机质对转晶制备的α高强石膏物理性能的影响。结果表明,不同形态磷中,H₃PO₄对α高强石膏的影响最大,其含量越高,α高强石膏凝结时间越长、比表面积越大、标准稠度越大、抗折强度和抗压强度越低、晶体粒径越小;F^-对α高强石膏的凝结时间、抗折强度和抗压强度影响显著,水洗净化后磷石膏中w(F^-) 增加至0.050%,初凝时间缩短65%、终凝时间缩短60%,强度等级由JC/T 2038—2010 α50等级降至α30等级;有机质对α高强石膏的各指标及晶体形貌影响较小。