磷石膏在低浓度硫酸中的溶解及相态变化

湿法磷酸生产过程副产大量磷石膏,因其含有较多杂质而无法直接利用,目前可采用硫酸酸浸处理提高磷石膏品质。为弄清酸浸过程中石膏的溶解性能和结晶形态的变化,本文探讨了在0～80 ℃、0～30%的硫酸浓度条件下,磷石膏在硫酸溶液中的溶解度大小、结晶形貌、物相组成及结晶水含量的变化情况。实验结果表明,磷石膏在硫酸溶液中的溶解度随温度升高而升高,在80 ℃时达最大;随浓度升高呈先升后降的变化,在硫酸浓度为10%时溶解度最大。硫酸浓度小于10%时,磷石膏中二水硫酸钙溶解,但无新相生成,其形貌变化不大;硫酸浓度大于10%时,二水硫酸钙溶解,同时再结晶转化成无水硫酸钙,最终导致磷石膏形貌和相态发生了改变,溶解度随硫酸浓度升高而降低。     

磷石膏对黄壤磷吸附性能及吸附动力学分析

研究了磷石膏（PG）对黄壤磷吸附能力的影响，并探讨其影响机制。以贵州省黄壤为研究对象，探索不同掺量的PG在不同培养时间等条件下对黄壤磷吸附性质的影响，并通过吸附动力学实验和数据模型拟合分析了PG对黄壤磷吸附动力学行为的影响。结果表明：PG掺量对黄壤磷吸附量影响显著（P<0.05）。磷吸附量随PG掺量增加呈先增加后降低趋势，掺量为0.5?g/100?g土时达最高值，与原土相比，磷吸附量提高2.80%,pH由3.77升至4.00，无定型氧化铁（Feo）含量上升2.33%;PG掺量分别为0.5?g/100?g土和1.0?g/100?g土的混合土样磷吸附动力学过程符合准一级方程，之后，随掺量增加混合土样磷吸附动力学过程符合准二级方程；磷石膏对黄壤磷吸附能力的影响在前7天最为显著，且磷石膏中Na2SO4、NaH2PO4和CaSO4对黄壤磷吸附能力起促进作用，NaF对黄壤磷吸附能力起抑制作用。     

赤泥-磷石膏复合材料中重金属浸出研究

为实现赤泥和磷石膏两大工业固废的资源化利用,采用未经改性处理的赤泥与磷石膏为原料,通过复合助剂的改性固化作用制备达到充填要求的复合材料。当赤泥用量为总原料质量的85%、磷石膏为5%时,复合材料养护28 d的抗压强度为4.34 MPa,达到了矿山充填力学性能要求。参照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ 557—2010）和《块状废物或建材中无机组分扩散浸出行为测试容器实验》（EA NEN 7375—2004）对颗粒状和块状样品对比进行浸出实验,研究了赤泥-磷石膏复合材料中重金属元素（镉、铬、镍、钡）的浸出行为。结果表明,重金属浸出浓度由大到小依次为铬、钡、镍、镉;磷石膏掺量在5%以内时重金属元素浸出浓度及扩散系数变化较小,超过5%后重金属元素浸出率增加。对两种浸出方法复合材料中重金属元素的浸出行为进行动力学分析,发现重金属元素的浸出行为主要受扩散作用控制,在长期浸出过程中还受到耗竭作用和延滞作用控制。     

某难处理氧化铜矿酸浸实验及动力学分析

针对以硅孔雀石为主的高结合率、高钙镁难处理铜矿的进行了酸浸动力学研究,考察了温度、硫酸浓度、搅拌强度和矿石粒径对铜浸出率的影响.结果表明:铜浸出率随温度和硫酸浓度的增大而提升,搅拌强度对铜浸出率影响较小,铜浸出率随矿石粒径的减小先增大后减小,这可能是由于原矿钙镁含量高,当磨矿细度过细钙镁充分解离,一旦矿石和硫酸接触,钙镁和硫酸迅速反应消耗大量的酸,导致铜的浸出率降低.采用SEM-EDS和XRD对浸出前后矿样进行表征,结果表明碳酸钙与硫酸反应生成硫酸钙沉积在颗粒表面形成固态产物层,阻碍浸出反应.动力学分析表明该浸出过程受固态产物层扩散控制,反应表观活化能为11.43 kJ/mol.     

硫酸亚铁还原硫酸浸取软锰矿动力学研究

以硫酸亚铁作为还原剂,研究硫酸浸取软锰矿过程的动力学。考察了搅拌速率、浸出温度、硫酸初始浓度、硫酸亚铁初始浓度、矿粉初始粒度对锰浸出率的影响。结果表明：锰浸出速率随搅拌速率的增大、浸出温度的升高、硫酸浓度的增大、硫酸亚铁浓度的增大、矿粉初始粒径的减小而增大,其中矿粉粒度对锰浸出率的影响最大,硫酸浓度次之,硫酸亚铁浓度影响较小。硫酸亚铁作为还原剂,在硫酸环境下浸出软锰矿的过程受内扩散控制,浸出过程的宏观动力学方程为：1-2/3x-（1-x）2/3=1.95（1/d02）c■c■exp［-29 680/（RT）］t,其表观活化能为29.68 kJ/mol。     

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。     

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。     

浸取中和法脱除磷石膏中杂质的研究

以硫酸为浸取剂对磷石膏进行热浸处理,采用石灰乳中和调节磷石膏酸度,考察了反应温度、反应时间和硫酸浓度对磷石膏中杂质磷、氟、铁和铝的脱除情况的影响。同时,采用扫描电镜、热重分析仪和X射线衍射仪分析了处理前后磷石膏形貌、热稳定性和晶型结构的变化。结果表明：温度为85 ℃,硫酸质量分数为30%,反应45 min时,磷和氟的脱除率均能达到90%左右,铝脱除率能达到80%,铁脱除率大于20%,石膏pH≥7.0。处理后的石膏粒径减小非常明显,热稳定性有一定提高,且晶型更加稳定,能够完全满足建筑材料的要求。     

加热对磷石膏中水溶性磷、氟的变化研究

研究磷石膏加热煅烧过程的温度、煅烧时间和原料粒径对磷石膏中水溶性磷、氟含量变化的影响,对比煅烧前后水溶性磷、氟的含量变化并初步分析其热过程机理。结果显示,高温煅烧能有效去除或转化磷石膏中的磷和氟。在450℃、750℃下能有效降低水溶性磷、氟的含量,挥发性氟含量随温度的升高而增大。煅烧时间对磷的去除影响不大,但对挥发性氟有较大影响,尤其对粒径的影响比较明显,当粒径在500~800目之间时,水溶性磷、氟的去除效果最好。     

钒钛磁铁矿钙化焙烧-酸浸提钒过程中钒铁元素的损失

在理论分析的基础上,以钒钛磁铁矿为原料,硫酸钙为钙化剂,系统研究了钙化焙烧和硫酸酸浸过程的钒、铁等有价组元的损失。研究结果表明:钙化焙烧-酸浸提钒工艺在理论上是可行的;焙烧过程中,烧结产物中的钒损失率随温度的升高而升高;尽管焙烧过程损失了部分钒元素,但焙烧后钒元素更易于溶解浸出;钒浸出率随焙烧温度的升高先升高后降低且1450 K时达到最大值;当硫酸浓度增加时,钒浸出率变化不大;当焙烧温度高于1450 K时,浸出渣中铁的损失率快速上升,硫酸浓度增加时,其值随之增大;控制适当条件可强化钒的有效迁移,目前实验室研究条件下,钒的浸出率最大可达79.08 %,而此时铁的损失率为3.32%。     

利用废旧塑料与磷石膏制造建筑模板的研究

利用废旧塑料（聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯）与磷石膏共混，采用热压成型的工艺制造塑料建筑模板，对模板不同配方条件下模板的密度、溶解率、冷热稳定性、冲击强度与加热成型次数进行了研究。结果表明模板的密度与溶解率随着磷石膏用量的增加而增大；模板的热膨胀率与冷收缩率随着磷石膏用量的增加而减小；模板的冲击强度随着磷石膏用量的增加而减小,随着加热成型次数的增加，模板的冲击强度逐渐增大，当加热成型次数为5次以内（含5次），随着加热成型次数的增加，模板冲击强度逐渐增大，但当加热成型次数大于5次以上，冲击强度减小，减小趋势趋于平缓。     

不同粒径磷石膏的形貌与性质特征研究

研究分析了不同粒径磷石膏的晶体形貌与性质特征,为探究磷石膏的高效处理方法提供理论依据。研究表明:由于磷石膏粒径的不同,其晶形呈现多样性,随着粒径的增加,其晶形由柱状晶变为片状晶,再成为簇状晶;晶形不同其理化性质不同,随磷石膏粒径的减小其表观密度、活化指数逐渐增大;X射线能谱分析与红外光谱分析证实,磷石膏的疏水性与其含碳量有一定关系,含碳量高则疏水性较强,在磷石膏粒径很小时,其疏水性还受其表面张力等其他因素的影响。     

磷石膏对水泥稳定碎石基层性能影响研究

为掌握磷石膏对水泥稳定碎石基层性能的影响,通过制备不同磷石膏用量的水泥磷石膏稳定碎石试件,并结合室内试验对其无侧限抗压强度、抗压回弹模量和抗裂性能进行研究。研究表明:随着水泥用量增加,水泥磷石膏稳定碎石7d无侧限抗压强度、抗压回弹模量和干缩应变均逐渐增加;随着磷石膏用量增加,水泥磷石膏稳定碎石7d无侧限抗压强度和抗压回弹模量呈先增加后减小趋势,在用量为6%时性能最好,干缩应变则逐渐降低,抗裂性能变好;磷石膏水化过程随龄期增长逐渐深入,故龄期越长其对水泥磷石膏稳定碎石的强度指标提高作用越明显;采用6%磷石膏取代1%水泥制备的水泥磷石膏稳定碎石强度指标和抗裂性能较好。     

含稀土磷矿酸浸出稀土及杂质

研究了硫磷混酸分解含稀土磷矿时稀土和杂质的浸出行为.结果表明,磷酸浓度为8.6 mol/L、浸出时间3 h、硫酸过量系数1.00、温度80℃、液固比6:1 L/g的条件下,织金和矾山磷矿中稀土氧化物浸出率分别为62.73%和52.84%.在一定范围内,两地磷矿中稀土浸出率随时间和液固比增大而增大,随硫酸过量系数和温度增加先增后减,主要轻稀土组分(Y2O3,La2O3,Ce O2,Nd2O3)浸出率随原子序数增大而减小,矿石种类不同,稀土进入磷酸溶液中的规律相同.     

球磨时间对磷石膏基胶凝材料性能影响研究

以原状磷石膏为研究对象,在用热重分析与相组成分析技术探究磷石膏脱水温度与时间的基础上,研究了球磨时间对原状磷石膏粒径大小及分布、磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料性能的影响。原状磷石膏脱水温度为130 ℃、脱水时间为60 min。在0~20 min,延长球磨时间可以有效降低磷石膏-水泥胶结料的流动度,缩短凝结时间,磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料的力学强度先提高后降低。最优球磨时间为15 min,此时原状磷石膏粒径约为29 μm;所得的磷石膏-水泥胶结料具有较好的力学性能和耐水性能。     

湿法磷酸体系磷石膏结晶过程与机理研究

湿法磷酸生产过程中硫酸钙结晶制约着磷石膏的品质,良好的硫酸钙结晶不仅能提高磷收率,还有利于磷石膏资源化利用。针对硫酸钙结晶调控问题,系统考察了在添加正辛醇条件下硫酸钙物相形貌随反应时间的变化规律,综合研究了磷石膏晶体结构变化和生长规律。结果表明,反应时间为7 h时磷石膏内残余总磷为0.36%,其中水溶性磷为0.18%,磷收率达到98.79%;磷石膏以（002）为主要晶面生长,结晶过程分为磷矿酸解、硫酸钙晶体颗粒长大、晶体破碎与二次结晶3个阶段,均匀的二水硫酸钙板条状结晶有助于提高磷石膏洗滤性能和洗涤效果。通过磷石膏结晶调控和变化过程研究,为湿法磷酸生产工艺参数选择和硫酸钙结晶过程调控提供参考和基础支撑。     

磷石膏稳定红黏土的压缩特性及微观机理

针对红黏土特殊工程性质以及磷石膏固废资源的浪费现象,通过固结试验,以水泥为固化剂,研究不同配合比下磷石膏稳定红黏土的压缩特性,并基于微观结构和矿物组成分析压缩模量变化的机理。结果表明,素红黏土为中压缩性,磷石膏稳定红黏土为中、低压缩性。混合料压缩模量随磷石膏掺量增加先增大后减小,水泥与磷石膏质量比为1∶3时压缩模量最大。各因素对混合料压缩模量的影响程度依次为竖向荷载>水泥掺量>磷石膏掺量。混合料压缩模量与水泥掺量、磷石膏掺量可通过二元三次函数关系拟合。随着磷石膏掺量增加,水泥的水化反应、吸附作用以及钙矾石的生成使混合料孔隙率降低,当水泥与磷石膏质量比为1∶3时,孔隙率最小。当磷石膏掺量继续增大,溶液呈酸性,钙矾石溶解,游离氧化铁减少,团聚体内的胶结作用与咬合作用降低,压缩模量减小。     

n(CaS)/n(CaSO4)对不同钙硅比磷石膏模拟生料煅烧脱硫的影响

为探究磷石膏分解副产物CaS与CaSO₄的配比在磷石膏联产水泥过程中对磷石膏脱硫的影响，先以纯石膏代替磷石膏，研究n(CaS)/n(CaSO₄)和煅烧温度对不同钙硅比煅烧生料物相的影响和该条件下磷石膏的脱硫率，研究发现：随着n(CaS)/n(CaSO₄)的增大和煅烧温度的升高，CaSO₄衍射峰强度下降；但随着钙硅比的增大，样品脱硫率下降。以纯石膏为原料，在n(CaS)/n(CaSO₄)=3∶1、1 300℃空气气氛中煅烧1 h的条件下，模拟生料硫酸钙峰强最低，钙硅比为1∶1、2∶1和3∶1的样品SO₃质量分数分别为4.90%、8.54%和11.12%;以磷石膏为原料的样品脱硫率优于纯石膏，在相同条件下，钙硅比为1∶1、2∶1和3∶1的样品SO₃质量分数分别为0.64%、1.43%和1.79%。试验结果表明，在以磷石膏为原料生产水泥的过程中，将CaS作为还原剂和降低水泥钙硅比，有助于磷石膏脱硫。     

旋流分离对天然气水合物除砂提纯的影响

针对固态流化开采方法开采海底天然气水合物含砂量大导致开采效率低的问题,提出原位分离工艺,设计了旋流分离装置,基于该装置利用CFD数值模拟方法研究了固相(砂和水合物颗粒)直径、入口浆体流量及浆体中砂浓度对装置分离性能的影响。结果表明,在研究范围内,砂和水合物分离效率大部分高于60%,最高达98.72%,压降大部分低于0.5 MPa,最低至0.03 MPa。砂粒分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低;水合物分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低。溢流口和底流口压降几乎不随固相粒径变化,随砂浓度和浆体入口流量增大而增大。固相粒径、入口流量、砂浓度对分离性能有较大影响,在砂粒径大于20 ?m、水合物粒径大于40 ?m、浆体入口流量约5 m3/h、入口砂浓度不超过25vol%的条件下分离性能良好。     

粒径对餐厨沼渣热解制备生物炭中磷和重金属的影响

以3种粒径餐厨沼渣为原料,在600℃下热解制备生物炭,研究粒径对沼渣（BR）及生物炭（BRC）中磷和重金属的影响,并采用TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估对其安全性进行系统研究。结果表明：BR及BRC中的磷主要以酸溶态磷（HCl-P）为主,残渣态磷（Res-P）次之,其余磷形态含量较低,总磷含量均呈现出随粒径增大而降低的趋势。热解促进H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P向HCl-P和Res-P转化。随着粒径的增大,BR中Cu、Zn总量增加,Cr减少,BRC中的Cr、As总量增加,Zn、Pb减少。并且BR中Cr、Zn、Pb和As中可氧化态和残渣态F3+F4随粒径增大而减少;BRC中Cr、Pb、As中F3+F4随粒径增大而减少,而Cu、Zn、Cd与之相反。TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估结果表明BR及BRC中重金属均属于低风险水平。