钛白废酸浸出赤泥脱碱实验研究与动力学分析

依据赤泥强碱性和钛白废酸呈酸性的特点,利用钛白废酸浸出赤泥脱碱。考察了搅拌速率、液固比、浸出温度和浸出时间对赤泥脱碱效果的影响,同时对赤泥脱碱过程进行了理论分析和动力学研究。结果表明:在浸出温度为70 ℃,搅拌速率为400 r/min,液固比为5 mL/g和反应时间为60 min的条件下,赤泥脱碱率大于99%,脱碱液pH值为6.2。利用钛白废酸浸出赤泥,赤泥脱碱率高,脱碱渣中铁品位也得到了富集,可以作为提取回收铁的二次矿产资源。钛白废酸能够显著破坏赤泥中钙霞石的晶体结构,使得结构碱几乎全部溶解,脱碱渣中出现硬石膏衍射峰,赤铁矿衍射峰也可明显分辨。该脱碱过程受未反应核收缩模型(USCM)中的内扩散关键步骤控制,线性相关系数大于0.99,脱碱反应速率常数随着温度升高而增加,表观活化能(E_a)为13.12 kJ/mol。     

常压石灰法处理烧结法赤泥脱碱及其机理研究

采用石灰（CaO）作为脱碱剂处理烧结法赤泥,研究了反应温度、反应时间、脱碱剂添加量、液固比等因素对赤泥中钾、钠溶出率等碱脱除效果的影响,分析了石灰处理赤泥的脱碱机理。结果表明：温度升高、反应时间延长、石灰掺量增加以及液固比增大均能提高赤泥的脱碱效果,其中尤以反应时间和石灰掺量的影响效果更显著。添加石灰处理烧结法赤泥的脱碱机理是部分方钠石（Na₈Al₆Si₆O₂₄CO₃）中的2个Na⁺被1个Ca²⁺置换出,生成了更难溶的钙霞石［Na₆CaAl₆Si₆（CO₃）O₂₄·2H₂O］。     

Ca(OH)2对污泥焚烧灰渣中Pb含量的影响

将添加有Ca(OH)₂的污泥在管式炉中焚烧，通过原子吸收分光光度计（AAS）测定灰渣中Pb的含量，分析Ca(OH)₂对灰渣中Pb含量的影响。结果表明：在污泥焚烧过程中，Pb的挥发率随焚烧温度呈先上升后下降再上升趋势，结合X射线衍射（XRD）分析发现，这主要是由于硅铝酸盐对Pb的固留作用和挥发动力学的相互影响。添加Ca(OH)₂后，污泥灰渣中Pb的含量有明显的降低，而且随着Ca(OH)₂添加量的增加，污泥灰渣中Pb的含量持续降低，表明Ca(OH)₂的添加，促进Pb的挥发，减少Pb在灰渣中的含量。将灰渣中Pb的形态分为浸出态和残渣态，通过分析X射线衍射（XRD）和灰渣中两种形态Pb的变化规律，得到Ca(OH)₂促进Pb挥发的机理主要是：添加的钙元素与硅铝酸盐反应，降低了硅铝酸盐与Pb反应的概率，从而使Pb转变为挥发形态的可能性增大，因此提高了挥发率。     

CaCl2回收液赤泥碱性调控

赤泥是氧化铝行业最大的环境污染问题,碱性调控是处置赤泥的关键。本文以赤泥资源化过程中产出的CaCl₂溶液的模拟液作为脱碱剂对赤泥进行碱性调控研究,考察了可能影响碱性调控过程的因素,并进行了柱淋洗实验以模拟实际赤泥堆存过程中的淋洗过程,进行盆栽试验来评估脱碱赤泥的土壤化潜力。结果表明：在固液比为500g/L、脱碱液Ca²⁺浓度为10g/L、反应温度为85℃、反应时间为2h的条件下,浸出液中Ca、Na浓度分别为7.74g/L和1.22g/L,pH可降低至8.39,并且一次脱碱过程即可达到脱碱平衡。柱淋洗流出液Na/Ca比高达107.8,远高于海水Na/Ca比（25.8）,可用作氯碱工业原料;脱碱后赤泥pH由11.14降至8.05。黑麦草在脱碱赤泥与锯末的混合基质中的七天发芽率达到92%,高于新鲜土壤中黑麦草发芽率（84%）,表明脱碱后赤泥适合植物生长。利用CaCl₂回收液进行赤泥碱性调控可为赤泥处置提供一种成本低廉、绿色环保的方法。     

低钙粉煤灰-水泥浆液可注性试验研究

为了探究低钙粉煤灰在注浆法中的应用,本文以加固低强度破碎顶板为工程背景,进行了相应的室内试验,探究在不同水固比和粉煤灰掺量的影响因素下,浆液析水率、结石率、粘度、凝结时间以及注浆结石体强度的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)以及X-射线衍射(XRD)等分析注浆体的微观结构。结果表明,当浆液的水固比为0.7:1(质量比)、粉煤灰掺量为70%(质量分数)时,浆液的性能参数最优。此时,浆液的粘度为55.50 s,析水率为3.89%(体积分数),结石率为94.16%(体积分数),3 d、7 d和28 d三个龄期浆液结石体的抗压强度分别为0.67 MPa,1.77 MPa和3.10 MPa。XRD定性物相分析表明,碱性激发剂的加入使体系中Ca(OH)₂衍射峰增高,随着期龄的增加,Ca(OH)₂、石英和莫来石相衍射峰明显减小,促进了粉煤灰潜在活性的释放。SEM微观结构形貌分析可知,早期浆体微观结构疏松,存在薄板状的Ca(OH)₂,并伴有少量针状的AFt(钙矾石),后期浆体内部的薄板状晶体Ca(OH)₂和絮凝状C-S-H凝胶交织在一起,形成密实的网络结构。     

煤矸石提铝尾渣水热法制备介孔硅酸钙研究

以煤矸石亚熔盐法提铝尾渣为原料,采用水热法脱钠制备介孔硅酸钙。考察了碱浓度、液固比、反应温度和反应时间对终渣氧化钠含量和介孔硅酸钙生成的影响。对提铝尾渣水热反应前后分别做XRF、XRD、SEM和BET分析,结果表明：在反应温度为190 ℃、碱质量浓度为30 g/L、液固质量比为8时,尾渣氧化钠质量分数可由反应前的19.28%降至0.92%,物相由反应前的硅酸钠钙（NaCaHSiO₄）转化为水化硅酸钙[Ca₅（OH）₂Si₆O₁₆·4H₂O],其孔径主要分布在2~20 nm。反应符合化学反应过程控制,表观活化能为23.11 kJ/mol。     

电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响

流态固化土基本性能指标包括湿密度、泌水率、流动值和抗压强度。为探究电石渣和脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响，使用同掺量的电石渣和脱硫灰单一替代以及同时替代Ca(OH)₂和CaSO₄(分析纯),测试其对流态固化土的流动值、泌水率、抗压强度等的影响，采用XRD及SEM对比分析两种分析纯试剂和两种固废制备的试件28 d的物相组成及微观形貌。结果表明，使用电石渣和脱硫灰单掺或复掺制备的流态固化土的流动性均优于使用Ca(OH)₂和CaSO₄复掺流态固化土，泌水率均满足要求，虽然其28 d抗压强度小于Ca(OH)₂和CaSO₄复掺试样，但是能满足大部分应用场景抗压强度要求。     

不同硅质原料水热合成水化硅酸钙物相及其反应效率的研究

为探究不同硅质原料对水热合成水化硅酸钙物相的影响，研究了温度和硅钙比对产物的影响。采用X射线衍射(XRD)分析了水化硅酸钙物相，并探究了不同硅质原料与Ca(OH)₂的反应效率。结果表明，不同硅质原料与Ca(OH)₂的反应效率由高到低依次为硅藻土、石英、珍珠岩；在硅藻土-石灰体系中，硅藻土中非晶态二氧化硅的Si—O更易被破坏，具有不稳定性，致使硅藻土反应效率更高。在石英-石灰体系中，随着钙硅比的提高，空气中的CO₂参与反应，生成碳硅钙石与片柱钙石，且托贝莫来石与硬硅钙石会逐渐消失，通过合理调控硅钙比和水热温度可有效地控制反应产物，这对于不同硅质原料的选择、水热合成水化硅酸钙中产物的控制及水热合成水化硅酸钙应用领域具有重大意义。     

钙铝质矿相对碱激发矿渣氯离子固化能力的影响研究

本文提出了一类改性碱激发矿渣胶凝材料,通过在原材料中掺入额外的钙、铝质矿相(Ca(OH)₂和γ-Al₂O₃),促进材料基体中的Friedel's盐(F盐)在氯离子存在条件下的形成,进而提升胶凝材料的氯离子固化能力。本研究探讨了钙、铝质矿物含量对碱矿渣反应产物组成、氯离子固化量以及力学性能的影响。结果表明,钙、铝质矿相的额外补充可显著提高胶凝材料的氯离子固化能力,同时体系的m(Ca)/m(Al)与该能力的相关性较高。物相分析结果表明,钙质矿相的补充使得反应产物中拥有富余的Ca(OH)₂,在氯盐侵蚀作用下,富余的Ca(OH)₂全部转化为F盐或其他物相,证实了体系氯离子固化能力的增强得益于F盐的形成,即得益于化学固氯能力的提升。抗压强度测试结果,表明钙质矿物的掺入对力学性能存在一定负面影响,而铝质矿相的掺入则能够在一定程度上弥补强度损失。     

铵盐体系电解锰渣中石膏的转变规律

电解锰渣已成为阻碍电解锰行业发展的瓶颈,其中锰渣含有的大量石膏是限制其资源化利用的关键。针对锰渣中石膏浸出问题,本文研究了NH₄HCO₃和NH₄Cl用量、浸出初始pH、浸出时间、浸出温度对锰渣中石膏转变规律的影响。研究结果表明,当锰渣与NH₄HCO₃和NH₄Cl之间的质量比为20∶8∶1.5、固液比为1∶5、浸出初始pH为7.5、浸出温度为70℃、浸出时间为120min时,石膏的浸出率达到90.0%;浸出锰渣主要物相含有CaCO₃、SiO₂、Ca₂Mn₂(OH)₄Si₄O₁₁·2H₂O、Mg_5.0Al₆Fe₄Si_2.5Al_1.5O₁₀(OH)₈以及KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂等,其中浸出锰渣中MnO含量由未浸出前的7.45%提高到14.71%。转变规律表明,NH₄HCO₃与锰渣中的石膏反应转变成(NH₄)₂SO₄和CaCO₃,而NH₄Cl作为盐试剂可进一步促进石膏的溶解,从而提高石膏的浸出率。     

赤泥脱碱方法及其机理研究进展

赤泥是氧化铝生产过程中产生的强碱性废弃物,其强碱性是制约自身大规模综合利用的重要因素。因此十分有必要对赤泥进行脱碱,以期实现赤泥的综合利用,保障铝工业可持续发展。论文综述了国内外赤泥脱碱方法,如水洗法、酸浸法、石灰法、盐类浸出法、CO₂法、生物法等;同时从自由碱和化学结合碱的角度分析了各种脱碱方法的特点及主要脱碱机理,总结出赤泥脱碱的原理主要是中和反应、沉淀反应及钠置换反应。最后剖析了各种脱碱方法存在的问题,并对赤泥脱碱的研究提出了建议,这将为赤泥脱碱技术的进步以及赤泥的综合利用提供参考。     

含钙镁废渣综合利用的现状及展望

钙镁型废渣可分为氢氧化钙型、碳酸钙型,根据其中镁含量高低,又可分为高镁型和低镁型,只有高镁型废渣才需要对镁元素进行分离回收;常见的钙镁型废渣有电石渣、碱渣、皂化废渣、磷尾矿等。对钙镁型废渣充分综合利用的现状总结归纳为：氢氧化钙型废渣需通过浸取、过滤分离、浸取液碳化等主要化学物理分离步骤;碳酸钙型废渣需要经过煅烧分解、消化浸取、过滤分离、浸取液碳化等化学物理分离步骤,就可实现将钙元素以轻质碳酸钙（PCC）的形式分离出来;如果是高镁型废渣,则需要增加残渣中氢氧化镁的二氧化碳碳化、过滤分离、氨水沉淀分离或碳酸氢镁热解等化学物理步骤来实现镁元素的分离回收。展望未来,钙镁型废渣充分综合利用是一类兼具环境效益、社会效益和经济效益的循环经济项目,值得关注、重视与推广。     

逆流浸取法回收赤泥中的碱

赤泥脱碱现有的方法不足主要表现在：酸法或碱法脱碱会耗费大量的酸或碱,使脱碱成本偏高;简单水洗法脱碱时,副产品中碱浓度较低,不能实现赤泥与碱的综合利用。本文以阴离子型聚丙烯酰胺为絮凝剂,水为浸取剂,采用五级逆流浸取法对赤泥中碱的回收利用进行研究,考察了温度、液固比、浸取速度等因素对碱的浸出率及浓度的影响,得出碱的浸出率与浓度随温度、液固比、浸取速度等因素的变化规律,确定最佳浸取条件为：温度70℃,液固比3∶1,浸取速度15mL/min,在此条件下赤泥中碱的浸出率达89.18%,浓度达到20.38g/L。此方法不仅能将赤泥中的碱有效脱除,同时得到浓度较高的碱溶液,实现赤泥与碱的综合利用。     

烧结法赤泥脱碱过程

采用适当的工艺流程对烧结法赤泥进行脱碱处理．研究了脱碱剂用量、赤泥粒度、液－固比、温度、时间对脱碱结果的影响．结果表明：使用该脱碱工艺，可使脱碱后赤泥中碱含量１％．     

赤泥水浸脱碱实验及动力学研究

赤泥是一种碱性污染物,强碱性是制约其综合利用的关键因素。进行了拜耳法赤泥水浸脱碱实验及动力学研究,实验结果表明：赤泥在水浸次数为4次、液固体积质量比为9 mL/g、反应温度为90 ℃和反应时间为60 min的条件下,赤泥的脱碱率可达71%。采用未反应收缩核模型对水浸脱碱数据进行线性拟合,动力学分析表明：活化焙烧后赤泥的水浸脱碱过程受扩散步骤控制,线性相关系数大于0.97,表观活化能为11.72 kJ/mol。