基于硅基的垃圾焚烧飞灰中温热处理重金属稳固化实验

向垃圾焚烧飞灰(MSWI FA)中分别添加硅灰、硅溶胶、石英砂与一定比例的水,混合均匀并进行热处理。研究了添加物种类、热处理温度对垃圾焚烧飞灰中重金属浸出特性的影响,分析了飞灰热处理过程中重金属化学形态、晶体结构和微观形貌的变化。结果表明:热处理过程中,硅灰和硅胶与飞灰中的钙基物质反应生成CaSiO_3、Ca_2SiO_4、Ca_3SiO_4Cl_2、Ca_3Fe_2(SiO_4)3以及氢氧硅磷灰石等硅酸盐相,转变了重金属的化学形态,将重金属稳固在硅酸盐晶格中,降低了飞灰的浸出毒性;在硅灰添加量为10%或JN-40硅胶添加量25%,热处理温度600℃条件下,热处理1h后,飞灰中Pb的浸出浓度由11.91mg/L分别降至0.79mg/L和0.78mg/L,Cd的浸出浓度由3.18mg/L分别降至0.09mg/L和0.10mg/L;热处理过程中Cr的浸出浓度有所上升但未超出生活垃圾填埋场控制标准。     

镁渣固化/稳定污酸渣中重金属铜和镉

利用镁渣固化/稳定污酸渣中重金属铜和镉。向污酸渣与镁渣的混合渣料中掺杂不同浓度的铜和镉,做毒性浸出实验,用ICP检测铜和镉的含量,XRD研究渣料的物相变化。研究表明：用体积分数为1%~5%的硝酸溶液为浸提剂时浸取液中铜和镉的最高质量浓度分别为0.52、0.32 mg/L;用体积分数为1%~3%的硫酸溶液为浸提剂时浸取液中铜和镉的最高质量浓度分别为3.06、2.9 mg/L;镁渣固化/稳定污酸渣中重金属铜和镉的效果显著;污酸渣中掺杂镁渣后并没有引起渣料的物相变化,只是衍射峰的强弱发生了变化。     

典型前驱体材料金属物质浸出行为研究

通过水平振荡法的静态浸出实验和室内小型填充柱法的动态浸出实验,探究废弃物材料赤泥、矿渣以及偏高岭土中金属物质(Al、Fe、Ti、Ni、Pb、Mn和Cu)在不同时间和pH条件下的浸出和迁移行为。结果表明,在pH=3和振荡8h的条件下,3种材料的静态浸出量达到最大值:赤泥中Al和Fe高达19.63,2.84 mg/L;矿渣Al、Mn、Fe和Ti元素含量分别高达25.64,20.75,4.78,7.05 mg/L;偏高岭土Al元素含量达到25.37 mg/L;其它元素如Cd元素浸出浓度较低,而Ni和Pb未检出。动态浸出实验表明,3种材料浸出行为相似,在0.33 mL/min的流速条件下,约8～10 h后浸出浓度达到最高值后缓慢降低或趋于稳定,Al为主要浸出物。在24 h淋滤时间内,浸出液中pH值较稳定,而电导率则迅速降低,并趋于稳定。研究结果可为该类物质的循环利用和环境风险评估提供数据参考。     

铅锌尾矿中重金属浸出特性分析

为了解铅锌尾矿中重金属的浸出特性,对铅锌尾矿渣在不同条件下进行静态浸泡正交实验,并对实验数据采用SPSS软件进行均值分析和方差分析。结果表明:浸提方法、粒径和振荡频率对尾矿中重金属元素的浸出影响较为显著;在p H为3. 2、4. 93和7的条件下,重金属元素Pb、Zn、Cu、Cd、Ni的浸出浓度呈现出先升高再降低的趋势;粒径与重金属元素的浸出浓度呈显著负相关;在低振荡频率下重金属Pb、Zn、Cd、Ni的浸出浓度最高。     

铜冶炼污泥形成机理及其特性

运用XRD、ICP-AES、AFS、TG-DSC与毒性浸出试验研究了铜火法冶炼中石灰-铁盐法处理酸性废水（污酸）过程中含重金属及砷的污泥（中和渣）形成机理和特性。结果表明：电石渣乳中主要成分Ca(OH)2与污酸中硫酸反应生成CaSO4?xH2O并成为污泥的主要成分;重金属离子主要通过水解反应被沉淀下来,而砷以砷酸盐及亚砷酸盐沉淀而去除,在pH=12.4时电石渣乳与污酸一次中和反应之后,主要有害元素从103～102 mg/L降低至1 mg/L左右,经过絮凝剂添加、浓缩固-液分离与多次空气氧化步骤后使得主要重金属含量达到10?2 mg/L数量级,实现净化后水质达到GB 4913—85污水排放标准;污泥随着温度的升高而逐渐失重,室温至160 ℃时污泥中自由水与CaSO4?xH2O结晶水依次脱除,温度至400 ℃左右污泥中砷氧化物升华,至600～800 ℃范围内少量碳酸钙发生分解,至1050 ℃以上CaSO4在开始分解为氧化钙并造成明显失重;毒性浸出实验中污泥浸出液中As与Se的浓度明显高于GB 5085.3—2007所允许范围,属于危险废弃物。     

电炉钛渣碱浸除硅、铝与碱浸渣的预氧化焙烧动力学

采用碱浸除杂-预氧化焙烧-活化改性-高压酸浸工艺处理云南地区电炉钛渣,制备高品位人造金红石. 研究了电炉钛渣碱浸除硅、铝的机理,考察了搅拌速率、粒度、温度、NaOH浓度、液固质量比、浸出碱试剂单因素对浸出率的影响,SiO2与Al2O3浸出率高达75%和50%;正交实验结果表明,NaOH浓度为1.5 mol/L、液固质量比为8、温度为沸腾温度(92.7℃)、浸出时间为1 h的条件下,浸出效果较理想;通过碱浸渣预氧化,有60%的TiO2以金红石形态析出,且在低于700℃下过程受界面化学反应控制,扩散较快,表观活化能为31 kJ/mol/, 850℃下过程受扩散控制,随空气流量增大氧化率提高.     

LF精炼废渣水热浸出过程中主要矿相的溶解行为

通过水热浸出实验分别研究了精炼废渣及合成的废渣中2种主要单一矿相12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2的溶解行为,并将二者进行对比分析,探究了LF精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为。结果表明,废渣浸出过程中浸出液的pH?12,且随浸出时间增加,电导率和Ca浓度增加,Al浓度急剧下降,Si浓度低于0.1 mg/L且保持不变;12CaO?7Al2O3浸出过程中,随时间增加,浸出液pH值稳定在约11.3,浸出液中Al浓度增加,Ca浓度略微下降。2CaO?SiO2浸出液中主要为Ca2+,Si浓度低于0.6 mg/L;废渣与单一矿相浸出过程的pH值及Al, Si浓度较接近,可以通过单一矿相的溶解行为研究精炼废渣在水热浸出过程中的溶解行为,但废渣浸出液的Al和Si浓度均低于单一矿相,表明废渣中CaO等其它组分溶解抑制了12CaO?7Al2O3和2CaO?SiO2溶解。     

铜污泥中重金属形态分布及浸出毒性分析

结合目前有色冶金工业上普遍采用的石灰铁盐法工艺特点,首次采用改进的BCR连续提取法与毒性浸出实验相结合的方法对铜污泥（中和渣与铁砷渣污泥）的重金属形态分布与浸出毒性进行了系统的研究。结果表明：采用改进的BCR方法对铜冶炼污泥重金属元素形态进行提取,形态提取具有较高的回收率;As、Zn、Pb与Cd为中和渣与铁砷渣污泥中主要的重金属元素（质量含量As＞Zn＞Pb＞Cd）,其中中和渣含As高达58 566 mg/kg（折合5.85%）,铁砷渣含As为12 582 mg/kg（折合1.26%）;两种重金属形态分布差异主要体现在As的形态分布上,铁砷渣污泥中重金属稳定性较好,特别是砷的稳定性较中和渣高;中和渣污泥中,As主要以弱酸态形式存在（占68.01%）,Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在;铁砷渣污泥中,As、Zn、Pb与Cd主要以残渣态存在,其中残渣态As占59.21%;浸出毒性结果显示两种污泥中砷的浸出毒性都远远超过国标GB 5085.3-2007规定值,因此铜冶炼厂污泥属于含高砷危险废弃物,而以弱酸态As为主的中和渣污泥浸出毒性较高,而主要以残渣态As存在的铁砷渣污泥浸出毒性较低。     

钢铁厂废弃物对重金属镉的吸附性能及机理研究

研究以钢铁厂酸洗废弃物磷酸渣为重金属镉吸附剂,旨在拓宽磷酸渣的综合利用途径。结果表明,重金属浸出毒性实验结果显示磷酸渣各有毒重金属浸出含量达标,对环境不会产生二次重金属污染。准2级动力学模型与实验数据具有良好的相关性,相关系数为0.999 9,表明磷酸渣吸附镉的过程是以化学反应为主导的过程;等温线模型表明在吸附过程中镉在磷酸渣表面发生均相反应,由Langumiur模型计算得磷酸渣的最大吸附容量为51.7 mg/g,与其它固废基吸附材料相比具有一定优势;吸附过程是可自发进行的吸热过程,整个过程体系混乱度增加。XRD和SEM等仪器对比分析镉吸附前后发现晶体组成与表面形貌并无明显变化,但吸附后的磷酸渣有Cd元素被检出,结合D-R模型结论可推测磷酸渣吸附Cd~(2+)的主要机理为离子交换。     

废弃钒钛系选择性催化还原催化剂重金属浸出特性

为探讨废弃选择性催化还原（SCR）催钒钛系催化剂中重金属的浸出毒性及其浸出特性,收集了山东某电厂的废弃SCR催化剂进行实验。采用固体废弃物毒性浸出方法硫酸/硝酸法（HJ/T299-2007）进行废弃SCR催化剂毒性浸出实验,同时开展了不同溶液pH、不同浸出时间和不同液固比（L/S）下废弃SCR催化剂中重金属浸出特性的实验研究。结果表明：废弃钒钛系SCR催化剂有一定的重金属浸出毒性,其中V和Zn的浸出浓度偏高,分别为13.8mg/L和2.1mg/L;pH对重金属的浸出影响显著,强酸对Cr、Ni、Cu和Zn的浸出有促进作用,V在强酸强碱环境下（pH<3或pH>11）容易释放;V、Cr、Ni和Cu主要在浸出过程的前2h内释放,18h时释放率都已高达96%以上,18h后这4种重金属浸出基本完成,而Zn在浸出18h后仍有6%释放,浸出周期相对较长;室温下加大液固比对废弃催化剂中V的浸出仅起稀释作用;Cr、Ni、Cu和Zn的溶出在液固比（L/S）<30时受溶解度的影响,L/S>30时被稀释。     

热酸浸出回收黄钾铁矾渣中有价元素

实验研究了硫酸和盐酸对黄钾铁矾渣中Fe,Si,Zn,Pb的浸出工艺.结果表明,硫酸浸出黄钾铁矾渣的最佳工艺条件是反应温度95℃、反应时间2 h、搅拌速率300 r/min、硫酸浓度1.2 mol/L、液固质量比100:5,该条件下Fe,Zn的浸出率达80%.盐酸浸出黄钾铁矾渣的最佳工艺条件是反应温度95℃、盐酸浓度2.8 mol/L、搅拌速率400 r/min、反应时间1.5 h、液固质量比100:5,该条件下Fe,Zn,Pb的浸出率分别达83%,89%和99%.采用黄钾铁矾法可将浸出液中的Fe元素沉淀,所得黄钾铁矾渣进行无害化固定处理,得富含Zn元素的溶液.     

煤炭地下气化残焦中污染物的浸出规律

采用煤炭地下气化实验系统模拟鹤壁烟煤地下气化过程,收集气化后残留半焦(气化残焦),研究了气化残焦中污染物在地下水中的浸出规律.研究表明,煤炭地下气化残焦浸出液中含有挥发酚等有机污染物及镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)和锌(Zn)等10余种重金属无机污染物.浸出温度和浸出时间是影响煤炭地下气化残留半焦浸出液中污染物质量浓度的重要因素.当浸出温度为45℃,浸出时间为8h时,气化残焦浸出液中挥发酚、总有机碳(TOC)及化学需氧量(COD)的质量浓度分别为0.03mg/L,5.07mg/L,7.48mg/L;Cr,V,Cu,Se,Ni及Zn等重金属离子的质量浓度介于4.0μg/L~73.4μg/L之间.大规模进行煤炭地下气化可能会对地下水造成潜在污染.     

工业废弃物焚烧灰渣玻璃固化浸出离子浓度的研究

以工业废弃物焚烧产生的灰渣为主要原料,利用ICP和IC等测试手段,研究了不同配合料配比对玻璃在酸碱溶液中的重金属离子和阴离子浸出浓度的影响。实验结果表明:在p H=3和10的酸/碱性溶液中,原料的离子浸出浓度从1.45 mg/L和0.94 mg/L分别可下降到玻璃[D(1)-4]时的0.15 mg/L和0.024 mg/L;含氧化钙高的玻璃其铬离子浸出浓度[D(1)-4时的0.15mg/L]要低于含氧化铁高的玻璃[D(1)-6时的0.19 mg/L],而氯离子浸出浓度则相反(前者为0.075 mg/L,后者为0.042 mg/L)。玻璃的热膨胀系数、抗折强度和维氏硬度分别为78×10-6/℃、96 MPa和504 MPa。     

电炉渣醋酸溶液浸出过程动力学模型

建立了粒度为0.038～0.075 mm电炉渣在0.5 mol/L醋酸溶液中恒温水浴浸出过程的动力学模型和浸出产物Ca2+的溶解度模型.研究表明:试验条件下浸出产物的溶解度不是限制浸出反应动力学的控速环节,浸出液中钙离子的转化率随着温度和浸出液浓度的升高而增大;电炉渣醋酸浸出过程动力学模型可用带有自阻系数的Drozdov方程来描述,通过实验数据拟合,模型自阻系数在1.35～1.45范围递增,曲线拟合的相关度大于0.99.根据Arrhenius方程计算得到,电炉渣醋酸浸出过程反应表观活化能为1.743 kJ/mol,表明电炉渣醋酸浸出过程是由固态膜扩散控速的.     

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。     

磷渣基地聚物材料固化砷钙渣的机理

以砷含量为7.63%的砷钙渣为研究对象,利用磷渣基地聚物材料对其进行固化处理,并采用毒性浸出实验考察了砷钙渣及固化体砷毒性浸出特性。结果表明:砷钙渣中砷的毒性浸出浓度可达2 450 mg/L,远超过国家毒性浸出鉴别标准限值(5 mg/L)。考察了不同养护时间、不同p H值(1~12)浸取剂环境下固化体中砷的浸出规律。结果表明:在p H=4~8范围内,砷浸出浓度较小;在酸性(p H4)和碱性(p H8)条件下砷浸出相对较大,但均小于5 mg/L。并考察了固化体中砷形态变化规律,揭示其固化机理。当养护时间为28 d时,固化体中As(Ⅲ)含量由96.3%降至28.8%,其后随着养护时间的变化固化体中As(Ⅲ)含量呈缓慢降低趋势,180 d As(Ⅲ)含量为12.6%,240 d As(Ⅲ)含量为10.8%。磷渣基地聚物固化砷钙渣机理为:磷渣基地聚物材料水化环境和所含的铁氧化物可使高毒性及强迁移性As(Ⅲ)向相对稳定的As(Ⅴ)转化;随时间的变化,磷渣基地聚物材料不断水化,并提供游离Ca2+、Al3+离子,使砷化合物经沉淀反应生成Al-As-O、Ca-As-O难溶性盐,进而降低砷浸出浓度。     

铀矿石化学浸出与细菌浸出沉淀产物的比较

为了研究细菌在铀矿石细菌浸出中的作用及产物,设计了Fe~(2+)浓度分别为2.01和4.63g/L的化学浸出和细菌浸出4种矿粉实验与Fe~(2+)浓度为4.63g/L的化学浸出和细菌浸出2种矿块实验.监测了矿粉浸出体系中pH值、Eh值及铀浓度随时间的变化,并对铀矿石化学浸出和细菌浸出的矿块表面形貌、元素及矿物组成进行了分析.结果表明,在4种矿粉浸出体系中,Fe~(2+)浓度分别为2.01和4.63g/L的化学浸出铀矿石浸出率分别为64.86%和69.13%,细菌浸出浸出率分别为94.35%和92.80%.试块化学浸出后表面主要为硅酸盐类矿物,细菌浸出后表面主要是黄钾铁矾类矿物.细菌浸出体系中含适量铁可有效降低沉淀量,提高浸出率.     

含汞加压浸出锌渣浮选硫精矿中分离富集有价元素的工艺研究

利用Na_2S浸出-CO_2沉淀法从浮选硫精矿中分离和富集有价金属汞和锌,并对元素硫的回收进行了研究。通过正交设计对影响浸出过程的Na_2S浓度、液固比、浸出时间和温度等因素进行优化。研究结果表明,以浓度1. 5 mol/L Na_2S溶液为浸出剂,在6∶1的液固比条件下常温浸出30 min,元素硫浸出率可达98%以上,同时有价金属锌和汞在浸出渣中的质量分数为原矿石的5倍以上,富集率高于98%。向浸出液中通入CO_2气体,充分搅拌溶液,在CO_2流量为200 m L/min、通气时间为150 min的条件下,元素硫从溶液中析出,回收率可达到97. 67%。     

电炉镍铁渣重金属浸出研究

通过分析电炉镍铁渣的矿物成分和物相组成,考察不同粒度电炉镍铁渣的重金属含量,采用BCR(Bureau Community of Reference)连续提取方法和调节浸提剂pH值进行电炉镍铁渣的浸出测试。结果表明:粉末状电炉镍铁渣的重金属含量最高,完整电炉镍铁渣的重金属含量小于破损的重金属含量;电炉镍铁渣属于一般工业废物,不属于危险废弃物;水溶态中重金属Cd更容易浸出,重金属Cu、Ni在弱酸环境下更容易浸出,在可还原状态下重金属Cr、Pb和Mn更容易浸出,在可氧化态下Zn和Cu更容易浸出;除Cu和Pb外,pH值的降低会导致电炉镍铁渣中的重金属浸出量增大,呈L型浸出曲线,Cu在碱性环境下会加速浸出,而Pb只有在强碱环境下才会大量浸出,因此在强碱环境下要注意Pb的浸出检测。     

硅酸盐细菌对电解锰渣中有效硅的活化研究

为实现电解锰渣中硅的资源化利用,采用摇瓶浸出研究硅酸盐细菌(胶质芽孢杆菌,Bacillus mucilaginosus,BMN)对电解锰渣中有效硅的浸出效果,探究培养基、电解锰渣的粒径大小、体系的pH值、培养时间、培养温度、摇床转速等六个因素对硅浸出效果的影响.研究表明:采用阿什比基质矿物盐培养基,调节矿浆浓度至10％,培养基中细菌初始浓度为107个/mL,电解锰废渣的粒径为80目、体系pH值为7.0～7.2、30℃时以180 r·min-1的转速培养20 d后,硅酸盐细菌的浸出液中SiO2质量浓度可达93.88 mg/L.表明硅酸盐细菌对电解锰渣有一定的脱硅能力,为电解锰渣的资源化利用提供可能.