贵州织金含稀土磷矿石的浮选富磷降镁实验

针对贵州织金含稀土磷矿石进行了选矿富磷降镁实验,原矿P₂O₅品位21.80%,MgO质量分数8.31%,采用一段反浮选流程,可获得精矿P₂O₅品位33.35%,MgO质量分数为1.36%,P₂O₅回收率86.53%;考察了选矿产品中稀土元素总量（∑REE）和重金属元素Pb、Cd的质量分数及走向,并分析精矿中∑REE、重金属元素Pb与P₂O₅品位之间的相关性。结果表明:重金属元素Pb和稀土元素在精矿中富集,而重金属元素Cd在尾矿中富集,为后续含稀土磷矿石的分离利用提供了依据。     

磷、氟对硅酸三钙水化过程的影响

采用XRD、SEM及水化热等测定方法,研究了磷渣中可溶性的磷和氟对水泥单矿物C3S水化过程的影响。结果表明,磷渣中可溶性的磷和氟对C3S早期的水化影响较大,可以明显降低C3S的早期水化速率。由于磷和氟的延缓作用,C3S硬化浆体3 d的微观形貌存在较少孔隙,同时裂缝出现的几率减少。C3S在磷渣浸泡液中水化3 d的放热总量大大减少,第1、2放热峰均有所削弱,并且由于诱导期的延长,第2放热峰推迟出现。     

红色荧光粉Ca3La3（BO3）5:Eu3+的制备及光学性能

由于红色荧光粉具有提高白光发光二极管（LED）显色指数以及降低色温等优点,因此开发性能优异的白光LED用红色荧光粉一直是白光LED领域研究的重要课题。通过传统的高温固相法制备了系列Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺红色荧光粉,并通过X射线衍射仪、荧光分光光度计和色坐标分析了荧光粉样品的晶体结构及光学性能。实验结果表明掺杂的Eu³⁺进入了Ca₃La₃（BO₃）₅（CLBO）主晶格,并且掺杂少量的Eu³⁺的CLBO主晶格无杂相生成,得到的Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺荧光粉的结构与CLBO主晶格一致。该荧光粉被紫外光激发后能发射红光。通过对Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺荧光粉的光致发光光谱进行计算发现在不同波长光的激发下,色坐标都非常接近美国国家电视系统委员会红光标准。Ca₃La₃（BO₃）_5:3xEu³⁺荧光粉是一种性能优异的白光LED用红色荧光粉。     

钐和锌双掺杂La9.33（SiO4）6O2电解质的制备及其电导率

为提高磷灰石型电解质（LSO）的电导率,以氧化镧（La₂O₃）、氧化锌（ZnO）和氧化钐（Sm₂O₃）为主要原料通过尿素-硝酸盐燃烧法在600 ℃的温度下合成了掺杂钐和锌的La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}固体电解质粉末。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、变温介电测量系统对样品进行物质结构、表面形貌、电导率的表征。研究了不同温度和不同掺杂浓度下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率。结果表明,Sm和Zn成功掺杂进入LSO的晶格中,样品具有典型的P6₃/m磷灰石结构且纯度高,LSO的形貌未改变。当Sm掺杂浓度为0.6,Zn掺杂浓度为1时,在温度为650 ℃下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率达到1.50×10^-3 S/cm;确定了最佳烧结温度为1 400 ℃。La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一温度下随着掺杂量的增加先提高后降低,掺杂样品的晶胞参数相比于未掺杂样品的晶胞参数增大,活化能随着掺杂量的增大先降低后升高。此外La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一掺杂量下,随着温度的升高而提高。     

化学气相沉积法制备碳化铬薄膜的研究

以三（2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮）化铬为前驱体,采用化学气相沉积（CVD）法在氧化铝（Al₂O₃）陶瓷基板上制备碳化铬（Cr₃C₂）薄膜,其中沉积温度为723 K至923 K,沉积时间为1 200 s。研究了不同沉积温度对Cr₃C₂薄膜的相组成、择优取向、宏观表面、微观结构及电学性能的影响。结果表明,在723 K至923 K下制备得到具有高度（130）择优取向的Cr₃C₂薄膜。随着沉积温度的升高,Cr₃C₂薄膜表面先由光滑变粗糙,后逐渐变光滑;薄膜晶粒呈椭球型生长;薄膜的厚度先增加后减小,从而导致电阻先减小后增大。在798 K时制备得到厚度最大且电阻最小的（130）择优取向的最佳Cr₃C₂薄膜。同时,在实验条件下Cr₃C₂薄膜表面存在少量的碳和Cr₂O₃。     

难免离子对中低品位钙镁质磷矿石反浮选的影响

采用浮选试验,结合溶液化学计算、方差分析、扫描电镜和X射线荧光光谱分析等手段研究难免离子对中低品位钙镁质磷矿石反浮选的影响. 研究结果表明:矿浆中Ca²⁺和Mg²⁺会降低浮选磷精矿中P₂O₅含量而提高MgO含量,原因是Ca²⁺和Mg²⁺会沉淀捕收剂解离的RCOO^-,降低其有效浓度;SO₄^2-会降低磷精矿中P2O5回收率,其作用机理是由于SO₄²-能与Ca²⁺作用生成硫酸钙沉淀并覆盖在氟磷灰石和白云石表面,增强氟磷灰石的可浮性,导致氟磷灰石随白云石一起浮出;PO₄^3-对浮选影响较小;Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和PO₄^3-对磷精矿中SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃含量影响较小. 由于Ca²⁺和SO₄^2-分别对磷精矿P₂O₅品位和P₂O₅回收率影响显著,因此在回水利用过程中需控制矿浆中Ca²⁺和SO₄^2-浓度,降低其对浮选的影响.     

β-FeOOH/U-g-C3N4异质结的制备及光电催化析氢性能

通过两步合成法合成了新型的β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结光催化剂。首先通过热聚合制备超薄g-C₃N₄（U-g-C₃N₄）样品,然后通过超声技术以U-g-C₃N₄和FeCl₃·6H₂O为前驱体制备β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结。系统研究了铁盐种类、前驱体质量比、pH值和超声时间等合成条件对β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结光催化析氢性能的影响。具有最佳析氢性能的β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结的比表面积为47.7 m²·g^-1,是U-g-C₃N₄的3倍;与U-g-C₃N₄相比,β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结的能带隙从2.70 eV降低到2.02 eV,吸收边带从472 nm红移至583 nm。另外,光催化制氢反应中β-FeOOH/U-g-C₃N₄异质结的Tafel斜率为87.2 mV·dec^-1,低于U-g-_C3N₄的147.4 mV·dec^-1和β-FeOOH的156.8 mV·dec^-1。结果表明复合产物较U-g-C₃N₄具有更高的光电催化活性。光电催化活性提高应归因于β-FeOOH和U-g-C₃N₄形成了异质结,界面电子通过碳物质可以更高效地转移,同时产生了较多的活性反应位点。因此,通过超声法将β-FeOOH和U-g-C₃N₄复合是一种制备较高光电催化活性且稳定的光电催化材料的有效策略之一。     

磷渣粉在复合胶凝材料中的水化特性

用扫描电镜、X射线衍射和水化热测定等方法研究了磷渣粉在复合胶凝材料体系中的水化特性,并与Ⅱ级粉煤灰进行对比.结果表明:磷渣粉具有很强的缓凝特性,其缓凝性导致复合胶凝材料体系早期水化慢、强度低,但后期强度高,超过了对比粉煤灰,并存在强度最大时的最佳掺量.早期时磷渣粉可以延缓C3A的水化,AFt的生成明显减少,磷渣粉颗粒表面出现腐蚀痕迹;后期(180d)已找不到磷渣粉颗粒存在,磷渣粉颗粒几乎都全部水化,水化产物非常致密.     

V2O5/g⁃C3N4催化剂的制备及其模拟油中硫化物的脱除

以三聚氰胺、偏钒酸铵、硼酸为前驱体,通过煅烧法制备V₂O₅/g⁃C₃N₄催化剂。采用XRD、FT⁃IR、XPS、SEM和BET等技术对催化剂的结构与形貌进行表征。以V₂O₅/g⁃C₃N₄为催化剂,乙腈为萃取剂,H₂O₂为氧化剂对模拟油中二苯并噻吩（DBT）的脱除进行考察。探究了反应温度、催化剂质量、萃取剂体积、n(H₂O₂)/n(S)以及不同硫化物等因素对脱硫效果的影响。在模拟油体积为5.0 mL、萃取剂乙腈体积为3.0 mL、n(H₂O₂)/n(S)=8、催化剂质量为0.02 g、反应温度为30 ℃和反应时间为60 min的最佳条件下,DBT的脱除率达到91.9%,经过5次催化剂再生后脱硫率仍可以达到85.7%。     

还原氧化石墨烯/四氧化三铁复合气凝胶的制备与染料吸附性能

为改进四氧化三铁（Fe₃O₄）复合材料吸附工业染料废水的性能,先制备了表面油酸修饰的Fe₃O₄,再以氧化石墨烯（GO）及表面油酸修饰的Fe₃O₄作为前驱物,通过水热法制备了还原氧化石墨烯/四氧化三铁（rGO/Fe₃O₄）复合水凝胶,最后冻干得到rGO /Fe₃O₄复合气凝胶。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形态和结构,并通过紫外-可见分光光度计对复合气凝胶对于亚甲基蓝染料（MB）的吸附性能进行研究。结果表明,rGO /Fe₃O₄复合气凝胶在微观上复合均匀,与单独的石墨烯和Fe₃O₄纳米粒子相比,rGO/Fe₃O₄复合气凝胶对MB染料的吸附性能更优,吸附能力达到108 mg·g^-1,而且rGO /Fe₃O₄复合气凝胶可以方便地从废水中移出进行重复使用。研究其吸附动力学和吸附等温发现,该复合气凝胶的吸附行为符合拟二级动力学方程和Langmuir吸附模型。     

沉积变质型黄梅磷灰岩工艺矿物学研究

利用矿物自动定量分析系统（AMICS）及偏光显微镜对黄梅沉积变质型磷灰岩开展了系统的工艺矿物学研究,并进行了浮选验证试验。研究结果表明:该磷灰岩中主要磷矿物为磷灰石（23.57%）,主要脉石矿物为石英（26.32%）和钾长石（26.51%）,次要的脉石矿物为白云石（12.12%）和方解石（3.68%）;且磷灰石、石英、钾长石的嵌布粒度较粗,只有少量白云石和方解石以浸染的方式嵌布在胶磷矿内部;当矿石粒度度小于0.074 mm占57.71%时,磷灰石、石英和钾长石基本实现单体解离（解离度＞80%）;随后采用一粗一精浮选试验进行验证,发现在该磨矿粒度下,可获得91.84%的浮选回收率,且精矿中P₂O₅品位为35.77%。     

聚羧酸减水剂对不同晶型C3S早期水化放热的影响

采用水化微量热仪研究了不同类型聚羧酸减水剂对不同晶型C3S水化放热特性的影响。结果表明:单斜晶系(M)C3S、三方晶系(R)C3S的水化放热速率峰值相比三斜晶系(T)C3S显著降低,且水化放热峰出现延迟,MC3S的水化放热峰延迟最明显。三种晶型C3S的3d水化放热总量由大到小为:TC3S、MC3S、RC3S。不同分子结构的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯系聚羧酸减水剂,主链越短,支链越长,对TC3S的水化延迟作用越大。乙烯基聚乙二醇醚系聚羧酸减水剂对三种晶型C3S的水化放热过程延迟作用由大到小为:RC3S、MC3S、TC3S。对水化放热曲线进行的Krstulovic-Dabic模型研究表明,C3S的水化过程为NG-D类型水化历程。     

纳米Co3O4的制备及其臭氧辅助下对乙醇的气敏性能

以CoOCl₂·6H₂O为钴源,NaOH为沉降剂,通过水热法制备出Co₃O₄纳米粉末,并以Co₃O₄纳米粉末为敏感材料制作了旁热式气敏元件。X射线衍射和透射电子显微镜表征显示Co₃O₄纳米粉晶粒平均粒径15.6 nm。气敏测试结果表明元件在80 ℃、臭氧质量浓度为4.280×10^-8 g/mL的条件下,对2.009×10^-7 g/mL乙醇的灵敏度达到29,而空气中时元件对乙醇的灵敏度仅为4,O₃的加入提高了Co₃O₄气敏元件在80 ℃的灵敏度,并将对乙醇气敏的最佳工作温度由100 ℃降低至80 ℃,实现了Co₃O₄在低温下（80 ℃）的气敏性能检测。     

巴西磷矿泥浆中磷灰石的回收

针对我国严重匮乏可溶性钾盐资源,而非可溶性钾资源却非常丰富,如磷钾伴生矿,因而探索从磷钾伴生矿中提取可溶性钾具有重要意义. 本文强化了磷钾伴生矿的酸浸过程,研究了在HCl-CaF₂体系下,表面活性剂对磷钾伴生矿中钾浸出的影响. 结果表明:阴离子表面活性剂可以强化钾的浸出,阳离子表面活性剂对钾的浸出未产生明显影响,非离子表面活性剂会抑制钾的浸出. 通过筛选得到较佳的表面活性剂为十二烷基硫酸钠（SDS）,其添加量为1.25 g/L,与未添加SDS的相比,钾浸出率提高了约8.5%,达到了98.01%     

CuS nanotube/g-C3N4异质结的合成及光催化性能

以CuCl₂·2H₂O、SC（NH₂）₂和g-C₃N₄纳米片作为前驱体,在室温下采用简单的共沉淀法成功地制备了CuS nanotube/g-C₃N₄异质结。对碱源、g-C₃N₄加入顺序和反应时间等合成条件对CuS nanotube/g-C₃N₄异质结的光催化性能的影响进行了较系统的研究。结果表明:碱源是合成的关键因素。以Na₂S·9H₂O为碱源兼硫源,制备的CuS nanotube/g-C₃N₄异质结的光吸收边带明显红移,禁带宽度（E_g）和荧光强度明显降低,且光电流响应值为0.095 6 μA/cm²,相对于bulk g-C₃N₄提高了约3.1倍。将其用于光催化降解罗丹明B（RhB）,45 min内RhB降解率约达100%,其降解速率相对于bulk g-C₃N₄提高了约47.6倍,这些结果说明CuS nanotube/g-C₃N₄具有较高的光电催化活性。并提出了CuS nanotube/g-C₃N₄异质结在光催化过程中载流子迁移转化的机理。     

基于壳聚糖的磁性吸附水凝胶微球的制备与表征

通过原位共沉淀法制备了含有Fe₃O₄纳米粒子的埃洛石纳米管（HNTs）/壳聚糖（CS）磁性复合水凝胶微球,并对产物的形貌和结构进行了表征。引入纳米Fe₃O₄后,Fe₃O₄@HNTs/CS微球成型快且球形度好,在溶液中可通过磁场快速分离。扫描电子显微镜表明Fe₃O₄@HNTs/CS微球具有三维多孔结构。以亚甲基蓝（MB）、刚果红（CR）为模型染料,研究了Fe₃O₄@HNTs/CS对带有不同电荷的离子型染料的吸附性能。结果表明Fe₃O₄@HNTs/CS可吸附MB、CR染料分子。Fe₃O₄@HNTs/CS对CR染料的脱色率可达98%;当HNTs含量为CS质量的40%时,MB脱色率是不含HNTs微球的12倍。研究结果表明:吸附机理主要基于微球和染料分子的静电相互作用;Fe₃O₄@HNTs/CS内部电荷分布独特,能吸附阴离子染料和阳离子染料,磁性则使其更易分离回收。     

中国磷资源的分级可持续开发利用

我国磷矿石平均含P₂O₅ 18%,其中中低品位磷矿占总储量的一半,且近2/3属于难选矿,而易选矿的磷灰石平均品位含P₂O₅ 6.7%,矿石量占总储量的18.52%,因此每选出1 t含P₂O₅ 30%的高品位磷矿,将产生4 t 以上的尾矿. 为延长磷矿使用寿命,郑州大学联合云天化集团开发了“郑州大学-云天化”磷资源可持续利用模式,其实质是采用不同的途径充分利用各种品级的磷矿,如通过选矿富集为含P₂O₅ 30%的商品磷矿,主要供给生产磷铵、磷酸;P₂O₅ 27%的磷矿用于无磷石膏排放的脲硫酸复肥的生产; P₂O₅ 14%~24%的磷矿可生产碱性熔融钙镁磷肥;磷矿顶板含钾页岩用于生产熔融磷钾肥;二次选矿得到的P₂O₅ 27%的磷矿用于生产过磷酸钙;二次尾矿可进一步加工成土壤调理剂;精制磷酸过程中的萃余酸用于生产包裹型缓释肥料等,有望使中国磷资源使用年限大大延长.     

混合材对MSWI制CSA水泥性能的影响

以城市垃圾焚烧飞灰（MSWI）为主要原料,在实验室成功烧制了硫铝酸钙（CSA）水泥熟料.研究了单掺或复掺不同种类、不同掺量的混合材后,CSA水泥的力学性能和水化性能.结果表明：石灰石粉（LI）/矿渣粉（SL）在CSA水泥中较为适用,而粉煤灰（FA）/MSWI的活性较差;单掺4种混合材均对CSA水泥早期强度产生不利影响;单掺LI/SL对后期强度发展有益;复掺混合材较单掺效果好,尤其是试样10％LI＋10％SL、10％LI＋10％MSWI和5％LI＋15 ％SL.     

NiCo2O4/Ru复合催化剂的制备及锌空电池的应用

以六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）为镍源、六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）为钴源、尿素为沉淀剂,采用水热法制备NiCo₂O₄纳米棒,然后浸渍还原RuCl₃,得到了NiCo₂O₄/Ru复合催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试技术,对复合催化剂的物相、形貌进行了表征。通过线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）等电化学测试手段,对催化剂的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化性能进行了研究。将NiCo₂O₄/Ru复合催化剂作为正极组装锌空电池,使用蓝电电池测试仪评价了其开路电压、充放电性能和循环稳定性等指标。结果表明,NiCo₂O₄/Ru复合催化剂在电流密度为10.0 mA/cm²时,析氧过电位为420 mV,氧还原半波电位为0.77 V,且具有较高的ORR/OER双功能催化活性;由NiCo₂O₄/Ru复合催化剂组装的锌空电池开路电压为1.37 V,峰值功率密度为143 mW/cm²,且能稳定循环50 h。     

华北平原浅层含氟地下水演化特点及成因

以华北平原浅层地下水中氟为研究对象,在收集历史资料、实地水文地质调查、取样分析的基础上,运用水化学图解、统计分析、水文地球化学模拟等方法,对比分析了历史阶段(1980～1985年)和现阶段(2005～2010年)F^-质量浓度空间分布,探讨了现阶段华北平原浅层地下水中F^-的空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:现阶段高氟水的区域范围相比历史阶段明显增加; 从山前冲洪积倾斜平原补给区(Ⅰ区),到中部冲积湖积平原缓慢径流区(Ⅱ区),最后到东部冲积海积滨海平原排泄区(Ⅲ区),浅层地下水中F^-质量浓度呈低→高→低的变化; 高氟水的水化学类型较为复杂,HCO^-₃和Na⁺富集的苏打型碱性水化学环境有利于F^-的富集,而Ca²⁺、Mg²⁺则会抑制F^-的富集; 高氟水的形成与其迁移、赋存的环境条件有关,在Ⅰ区地下水中F^-质量浓度主要受萤石溶解作用、F^-解吸作用控制,在Ⅱ区地下水中F^-质量浓度受蒸发浓缩作用、萤石溶解作用、方解石-白云石沉淀作用、F^-解吸作用等控制,而在Ⅲ区高氟水主要受方解石-白云石的沉淀作用、F^-解吸作用、阳离子交换吸附作用等控制。