不同堆存时间电解锰渣的理化特性分析

渣场堆存的电解锰渣中含有大量易迁移的锰和氨氮,极易污染周边环境。本文系统研究了不同堆存时间（3个月~10年）电解锰渣的pH、含水率、电导率、金属总量、浸出毒性和化学形态等理化特性,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及X射线光电子能谱（XPS）等分析手段,探察电解锰渣在不同堆存时间下的物相组成、微观形貌、表面电子价态等变化规律。研究结果表明,随着堆存时间增加,锰渣的pH、含水率和电导率下降,可溶性Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Se⁴⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N浓度降低,其中可交换态和碳酸盐结合态的Mn是Mn元素流失的主要形态。同时,堆存10年的电解锰渣仍存在较大的环境污染风险,其中电解锰渣中的Cu、Cr、Cd、Pb、Zn等金属总量远超广西土壤背景值,Se⁴⁺的浸出浓度是《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）中浓度限值的11倍,Mn²⁺和NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N的浸出浓度是《污水综合排放标准》（GB/T 8978—1996）一级标准限值的102倍和45倍。不同堆存时间的电解锰渣中锰和氨氮主要以(NH₄)(Mn,Ca,Mg)PO₄·H₂O、(NH₄)₂SO₄、MnSO₄·H₂O、MnCO₃、Mn₂O₃、MnO₂等物相存在,含铁物相主要包括FeS₂、FeOOH、Fe₃O₄和Fe₂O₃等,且电解锰渣中还含有Al₄(OH)₈(Si₄O₁₀)、Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)·3H₂O和KAl(SO₄)₂·12H₂O等黏土矿物。此外,随着堆存时间的增加,电解锰渣的平均孔径减小,块状、柱状和绒球形的电解锰渣颗粒交错包裹现象增加,同时Fe(OH)₃胶体颗粒也逐渐转变成FeOOH、Fe₂O₃等含铁物相。本研究成果为电解锰渣无害化处理与资源化利用提供了基础理论支持。     

磷石膏氨化制备硫酸铵溶液工艺研究

以磷石膏为原料制备(NH₄)₂SO₄溶液与CaCO₃，可将磷石膏中的钙、硫资源循环利用。考察氨化反应的温度、时间、物料比、液固质量比对CaSO₄转化率的影响，得到最佳工艺参数：反应温度40℃，反应时间1.5 h,m(磷石膏):m(碳酸氢铵):m(氨水)为1.00∶0.78∶1.33，液固质量比0.75，此时CaSO₄转化率超过99%。同时进行(NH₄)₂SO₄及CaCO₃分离实验，基本实现(NH₄)₂SO₄与CaCO₃完全分离，得到w((NH₄)₂SO₄)8.32%的溶液，为后续加工奠定基础。     

Cax Mgy Alm Sin Oz:Ln(Ln=Ce3+,Tb3+,Eu3+)三色荧光粉的结构调控、发光性质及在白光二极管中的应用

基于紫外/近紫外光激发的高效三基色荧光粉的研发对于白光LED的应用发展具有重要意义。通过高温固相法合成一系列Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺单掺杂Ca_xMg_yAl_mSi_nO_z (Ca₂Mg_0.25Al_1.5Si_1.25O₇,Ca₂Mg_0.5Al Si_1.5O₇,Ca₂Mg_0.75Al_0.5Si_1.75O₇,Ca₂₀Al₂₆Mg₃Si₃O₆₈)的三基色荧光粉。通过Rietveld精修、晶体结构模拟和密度泛函理...     

电解锰渣浆液烟气脱硫性能及机制

电解锰渣是电解锰生产过程中产生的锰矿石酸浸渣,富含锰、铁等活性组分,理论上可催化氧化SO₂实现烟气脱硫,同时脱硫后的电解锰渣可资源化利用,然而目前尚未见电解锰渣矿浆脱硫的研究报道。本文研究了工艺参数对电解锰渣浆液脱除SO₂性能的影响,探究了电解锰渣浆液烟气脱硫的过程机制。结果表明：锰渣粒径为200目（<75μm）、锰渣浆液初始浓度5000mg/L、气体流量400mL/min、进口SO₂体积分数0.20％、反应温度50℃、反应时间180min的条件下,电解锰渣浆液脱硫率最高可达93.87%。脱硫前后电解锰渣XRD、SEM、XPS表征结果表明,MnO₂、MnO、Fe₂O₃等活性组分参与SO₂反应,且浆液中的Mn²⁺、Fe³⁺等过渡金属离子液相催化氧化SO₂生成H₂SO₄,实现烟气脱硫。     

Na2O掺杂铝酸钙化合物物相转化与浸出性能

以分析纯试剂CaCO₃、Al₂O₃和Na₂CO₃为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na₂O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na₂O掺杂CaO-Al₂O₃体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当CaO和Al₂O₃的摩尔比为1.0时,CaO-Al₂O₃体系铝酸钙由CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃组成,而Na₂O掺杂铝酸钙熟料由CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、Na₂O·Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀组成。除形成含Na₂O化合物外,熟料中掺杂的Na₂O固溶于12CaO·7Al₂O₃中,而CaO·Al₂O₃中几乎不含Na₂O。随着熟料中Na₂O掺杂量的升高,12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的含量逐渐增加,CaO·Al₂O₃的含量逐渐降低;12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的结晶度逐渐降低,CaO·Al₂O₃的结晶度逐渐升高。Na₂O的掺杂提高了熟料在碳酸钠溶液中的浸出性能,并且使浸出渣中CaCO₃的空间群由R-3CH、P63/MMC两种转变为只含有R-3CH一种。     

利用电石渣制备针叶形碳酸钙研究

为充分利用生产乙炔气体过程中所产生的电石渣，实现固体废弃物的资源化利用，以电石渣为原料、经NH₄Cl溶液浸取、NH₄HCO₃作为碳化剂制备针叶形碳酸钙。研究了反应温度、滴加方式、氨水和碳化剂与Ca²⁺物质的量比、滴加速度对碳酸钙晶形的影响。结果表明：在反应温度为80℃、n(NH₃·H₂O)∶n(HCO^3-)∶n(Ca²⁺)=2∶2∶1的条件下，向HCO3-溶液中以1 mL/min速度滴加Ca²⁺，反应30 min后制得针叶形碳酸钙，长径比为8.322 6、粒径(D50)为4.200μm、纯度为97.20%。在不加晶形控制剂的情况下，通过调整工艺参数实现了针叶形碳酸钙的形貌控制，从降低原料成本和减少环境污染方面可对未来以电石渣为原料制备针叶形碳酸钙的工业化应用提供参考。     

助镀剂对304不锈钢热浸镀Al-x%Si-0.5%RE镀层的影响

考察了分别采用15%NH₄Cl+35%ZnCl₂、25%NH₄Cl+25%ZnCl₂和20%NH₄Cl+30%ZnCl₂助镀时,304不锈钢热浸镀Al-x%Si-0.5%RE(x=1,3,6,9)镀层的厚度与截面形貌。结果表明,采用25%NH₄Cl+25%ZnCl₂助镀后,镀铝层厚度最大且均匀,与基体的结合面较平直,无分层和不连续现象。经X射线衍射分析,镀层的外表层由Al₂O₃、SiO₂和α-Al组成,次外层由Al₂O₃、SiO₂以及FeAl₂、FeAl、Fe₂Al₅组成,内层主要由Fe₂Al₅和FeAl3组成。     

TiO2-Al2O3复合粉体的制备及光催化性能

Al₂O₃陶瓷膜在过滤染料废水过程中容易被染料大分子堵塞,导致Al₂O₃陶瓷膜水通量下降。以钛酸丁酯、异丙醇铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Ti(OH)₄-AlOOH复合溶胶,经450 ℃烧成获得TiO₂-Al₂O₃复合粉体。以SEM、纳米粒度/电位仪作为主要表征手段,研究了不同Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比对复合溶胶粒径分布的影响,进而探究TiO₂-Al₂O₃复合粉体的光催化性能。结果表明,Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比为0~0.4时,随着Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比的增大,胶粒的平均粒径从67.5 nm减小到34.0 nm,Ti(OH)₄-AlOOH复合溶胶的电位从43 mV升高至53 mV。当Ti(OH)₄和AlOOH摩尔比为0.4时,复合粉体对结晶紫的去除率高达79.3%,反应速率常数增大到了0.018 min^-1。TiO₂-Al₂O₃复合粉体制备的陶瓷膜能有效降解表面沉积的大分子,解决了陶瓷膜堵塞的问题。     

液相共存成分对双极膜电解吸氨法脱碳富液的影响

考察了烟气中SO₂、NO_x和CO₂与NH₃·H₂O的反应机理以及双极膜电解吸的机理,对本文自制实验系统的操作工况进行了进一步的调整,探究了氨法脱碳吸收富液双极膜电解吸的一般规律,研究了模拟解吸液解吸过程中主要液相共存成分,如(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NaCl和NH₄Cl对CO₂双极膜电解吸的影响。研究表明,液相共存成分种类、质量分数、pH、表面张力等对CO₂的双极膜电解吸均能产生一定影响。少量NaCl、NH₄Cl和(NH₄ )₂SO₄成分的共存对吸收富液的电解吸是有利的,且对电解吸的影响程度为NaCl> NH₄Cl> (NH₄)₂SO₄;吸收富液中应该极力避免(NH₄)₂SO₃成分的存在;NH₄NO₃成分的共存对脱碳富液电解吸的影响不大。因此,在碳捕集前应对烟气中的杂质成分进行脱除,减少其对解吸液理化特性以及双极膜电解吸的影响。     

CaO-Y2O3复合材料的制备及性能研究

分别以Y(NO₃)₃·6H₂O、CaCO₃为钇源和钙源，以CO(NH₂)₂为燃料，采用低温自蔓延燃烧合成(LCS)法制备复合Y₂O₃包覆CaO粉体，合成粉体经煅烧、压制、干燥、烧结后制备出复合CaO-Y₂O₃材料，考察了钙钇摩尔比对复合材料结构及性能的影响。结果表明：所制备的复合粉体具有良好的包覆性。钙钇摩尔比为2∶1时材料物理性能最佳，其相对密度达到96.56%,显气孔率为1.32%,常温耐压强度为270.0 MPa,热震循环5次后试样残余强度保持率为88.39%,大气环境下21 d后的水化增重率为0.75%。     

硫酸锰室温固相球磨制备四氧化三锰

利用软锰矿吸收硫酸镁热解尾气二氧化硫制得硫酸锰,再与碳酸氢铵室温下固相球磨反应,制备出前躯体碳酸锰,经热分解获得四氧化三锰。分别考察了物料比、球磨时间、球料比等因素对硫酸锰转化率的影响,采用XRD对产物进行了分析。结果表明,在n（碳酸氢铵）∶n（硫酸锰）=3.5∶1、球磨时间为40 min、球料质量比为5∶1时,硫酸锰的转化率可达99.8%,将固相产物在1 000 ℃热解1 h后所制备的四氧化三锰纯度为99.9%。该工艺操作简单,产品纯度高,成本低,为硫酸锰制备四氧化三锰提供了新的途径。     

Hydrothermal transformation of the calcium aluminum oxide hydrates CaAl2O4·10H2O and Ca2Al2O5·8H2O to Ca3Al2(OH)12 investigated by in situ synchrotron X-ray powder diffraction

The hydrothermal transformation of calcium aluminate hydrates were investigated by in situ synchrotron X-ray powder diffraction in the temperature range 25 to 170 °C. This technique allowed the study of the detailed reaction mechanism and identification of intermediate phases. The material CaAl₂O₄·10H₂O converted to Ca₃Al₂(OH)₁₂ and amorphous aluminum hydroxide. Ca₂Al₂O₅·8H₂O transformed via the intermediate phase Ca₄Al₂O₇·13H₂O to Ca₃Al₂(OH)₁₂ and gibbsite, Al(OH)₃. The phase Ca₄Al₂O₇·19H₂O reacted via the same intermediate phase to Ca₃Al₂(OH)₁₂ and mainly amorphous aluminum hydroxide. The powder pattern of the intermediate phase is reported.     

硫酸盐熔融反应法从钛铁矿中提取钛的研究

以海南万宁的钛铁矿和硫酸铵为主要原料,通过熔融反应法使钛铁矿中的钛转化为易溶于稀酸的硫酸氧钛,用稀硫酸浸取,达到提高钛浸取率的目的。考察了硫酸铵加入量、焦硫酸钾加入量、反应温度、稀硫酸浸取浓度对钛浸取率的影响。实验结果表明：硫酸铵和焦硫酸钾的加入量、反应温度对钛浸取率的影响较大。提高钛浸取率的最佳条件为：m（钛铁矿）∶m（硫酸铵）∶m（焦硫酸钾）=1∶6∶0.5,反应温度为450 ℃,保温时间为30 min,稀硫酸浸取浓度为2.32 mol/L,在此条件下钛的浸取率达到96.82%。     

Photocatalytic degradation of aqueous organocholorine pesticide on the layered double hydroxide pillared by Paratungstate A ion, Mg12Al6(OH)36(W7O24)·4H2O

Layered double hydroxide pillared by Paratungstate A ion, Mg₁₂Al₆(OH)₃₆(W₇O₂₄)·4H₂O, was prepared via anion exchange reaction of the synthetic precursor, Mg₄Al₂(OH)₁₂TA·xH₂O (TA²⁻=terephthalate), and [W₇O₂₄]⁶⁻ ion. Some physico-chemical properties were measured and the preparation conditions were studied. Trace aqueous organocholorine pesticide, hexachlorocyclohexane (HCH), was totally degraded and mineralized into CO₂ and HCl by irradiating a Mg₁₂Al₆(OH)₃₆(W₇O₂₄)·4H₂O suspension in the near UV area. Disappearance of trace HCH follows Langmuir–Hinshelwood first-order kinetics. The model and mechanism for the photocatalytic degradation of HCH on the Mg₁₂Al₆(OH)₃₆(W₇O₂₄)·4H₂O were proposed, indicating that the interlayer space is the reaction field, and that photogeneration of OH√ radicals are responsible for the degradation pathway.     

Carbon oxidation with platinum supported catalysts

The effect of the support oxide, Pt precursor and reactant gas composition on the catalysis of soot oxidation was investigated using carbon black as a model soot and simulated exhaust gases. The Pt precursors used were Pt(NH₃)₄(OH)₂, H₂PtCl₆·6H₂O, Pt(NH₃)₄(NO₃)₂, and Pt(NH₃)₄Cl₂. The support metal oxides used were SiO₂, Al₂O₃, and ZrO₂. Pt/SiO₂ prepared from Pt(NH₃)₄(OH)₂ showed the highest carbon oxidation activity. It had much higher activity in the condition of N₂+O₂+H₂O+NO+SO₂ than without NO and SO₂.     

钙碳比对CaSO4-CaCO3-(NH4)2CO3-H2O体系反应-结晶过程的影响

在CaSO₄-CaCO₃-（NH₄）₂CO₃-H₂O反应体系中,生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是石膏溶解。溶解表面被新生的碳酸钙结晶覆盖是重要影响因素。基于反应面模型,通过调整钙离子溶出速率与碳酸根加入速率之比（钙碳比）,将反应-结晶面控制在溶解表面的固液扩散边界层临界距离之外从而避免覆盖。实验采用表面积一定的天然纯净块状石膏试样,并向溶解体系滴加碳酸铵溶液,使钙碳比分别为0.125、0.25、0.5、1、2、4和8,观察碳酸钙在石膏表面的包覆现象,并预测反应-结晶面与溶解表面之间的微距离。结果显示,当钙碳比为0.125、0.25、0.5和1时,试样表面出现碳酸钙包覆但包覆量随λ增大而减小;当钙碳比为2、4和8时,试样表面不出现包覆,碳酸钙结晶生成于液相主体。将钙碳比为1视为临界值,该条件下反应-结晶面与溶解表面的微距离大于18 μm。     

Oxidation behavior of hot-pressed Si3N4 with Re2O3 (Re=Y, Yb, Er, La)

Four different β-Si₃N₄ ceramics with silicon oxynitrides [Y₁₀(SiO₄)₆N₂, Yb₄Si₂N₂O₇, Er₂Si₃N₄O₃, and La₁₀(SiO₄)₆N₂, respectively] as secondary phases have been fabricated by hot-pressing the Si₃N₄–Re₄Si₂N₂O₇ (Re=Y, Yb, Er, and La) compositions at 1820°C for 2 h under a pressure of 25 MPa. The oxidation behavior of the hot-pressed ceramics was characterized and compared with that of the ceramics fabricated from Si₃N₄–Re₂Si₂O₇ compositions. All Si₃N₄ ceramics investigated herein showed a parabolic weight gain with oxidation time at 1400°C and the oxidation products of the ceramics were SiO₂ and Re₂Si₂O₇. The Si₃N₄–Re₄Si₂N₂O₇ compositions showed inferior oxidation resistance to those from Si₃N₄–Re₂Si₂O₇ compositions, owing to the incompatibility of the secondary phases of those ceramics with SiO₂, the oxidation product of Si₃N₄. Si₃N₄ ceramics from a Si₃N₄–Er₄Si ₂N₂O₇ composition showed the best oxidation resistance of 0·198 mg cm⁻² after oxidation at 1400°C for 192 h in air among the compositions investigated herein.