马海盐湖溶采卤水高温梯级蒸发实验研究

针对马海盐湖溶采卤水日晒蒸发制取光卤石（Car）过程中成矿和加工周期长、杂盐含量高、产品质量难以控制的问题,采用高温蒸发的方法制备光卤石,开展梯级蒸发工艺研究。实验结果表明：卤水相对密度为1.367 8时进行固液分离可得到氯化钠质量分数为92.23%的固相产品;卤水相对密度为1.417 5时进行固液分离可得到光卤石品位为64.6%的固相,氯化钾和氯化钠质量的比值达到1.94。在60~85 ℃蒸发,温度对蒸发结晶制备光卤石的固液分离点没有明显影响,但卤水中镁离子的含量对卤水的黏度影响很大。通过梯级蒸发工艺研究,可有效分离光卤石和氯化钠,缩短光卤石的成矿时间。     

膜蒸馏-结晶耦合从高浓度KCl-MgCl2-H2O溶液中回收KCl

用直接接触膜蒸馏处理高浓度的KCl和MgCl₂溶液,考察了盐水浓度(1.0～4.0 mol·L^-1)、循环流速(0.1～0.5 m·s^-1)对膜蒸馏性能的影响;结果表明:随着盐水浓度的升高,膜通量下降,这是由于盐溶液的蒸汽压(即溶液中水的活度)下降的缘故;当浓度超过3.0 mol·L^-1时,MgCl₂溶液的膜通量出现负值,这主要归结为MgCl₂溶液低的水的活度和高黏度的协同影响;提高循环流速,膜通量增大,尤其对高黏度的盐水(即MgCl₂溶液),增大流速对减少温度和浓度极化的影响更加有效。利用膜蒸馏-结晶耦合技术和间歇式操作,从高浓度KCl-MgCl₂-H₂O溶液中回收纯水和KCl结晶产品,考察了不同冷却方式对溶液过饱和度、KCl晶体形貌、粒度和粒度分布的影响。结果表明,自然冷却有利于形成形貌规整、粒度分布相对集中的结晶产品;在KCl降温过程中,自然冷却过程中的最大过冷度比快速降温过程小,从而有效地控制晶核形成的数量和晶体的生长速率。     

金属底材涂料的水性涂装研究

粉末涂料以其特有的环保性和优异的涂装效果运用于多个领域,但常用的静电喷涂工艺会产生大量的粉尘,维护成本较高。本文主要研究一种粉末涂料的水性涂装工艺,重点考察了环氧聚酯型粉末涂料在水性涂装过程中不同消泡剂和不同烘烤条件等因素的影响。结果表明：当水粉比为（ 0.65~0.75）∶1,硅油消泡剂添加量为 1.5%的涂料试板于 60 ℃干燥 3 min后以 10 ℃/min升温速率升至 180 ℃,固化 15 min,得到的涂层性能符合 HG/T 2006—2006要求,与静电喷涂效果基本一致。粉末涂料的水性涂装法工艺流程短、设备简单、操作便利、无粉尘污染,是一种环境友好、切实有效的涂装方法。     

Na_2SO_4对粉煤灰活化提取氧化铝的影响

为研究Na_2SO_4在粉煤灰煅烧过程中与粉煤灰的作用及对粉煤灰活化提取氧化铝的影响,考察了煅烧温度和硫酸钠用量对硫酸酸浸提取氧化铝的影响。利用热重(TG)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法探讨了Na_2SO_4在粉煤灰煅烧过程中的作用及机制。结果表明,煅烧温度低于900℃时,Na_2SO_4对粉煤灰活性的促进作用不显著,仅使氧化铝的溶出率由未活化的8%提高至18%左右;XRD和SEM的分析结果表明,煅烧温度低于800℃时,粉煤灰中莫来石、石英等主要物相的变化很小,当煅烧温度升至900℃时,Na_2SO_4发生熔融,粉煤灰内部颗粒之间的粘连比较严重,同时粉煤灰在Na_2SO_4的作用下开始出现霞石等铝硅酸钠盐类物质,但莫来石、石英等物相的变化仍然很小。     

溶剂极性响应型丁基-环四联吡啶提锂分子的合成及性能研究

盐湖卤水提锂已逐渐成为我国锂及锂产品的生产途径之一,而我国盐湖卤水高镁锂比的特点导致锂离子提取难度大。传统溶剂萃取提锂过程中需使用大量协萃剂和高浓度酸,产品纯度低、危险度高。设计合成了一种具有溶剂极性响应性分子结构“异构互变”的丁基-环四联吡啶提锂分子,实现极性条件下“络合”锂,非极性条件下“释放”锂。核磁共振氢谱和高分辨质谱证实了目标分子结构的准确性,通过对比Li⁺和Mg²⁺存在时目标分子的光谱性质表明丁基-环四联吡啶分子对锂离子具有较强的选择性。此外,支撑液膜的离子跨膜传输结果进一步表明,丁基-环四联吡啶分子在不同极性溶剂条件下可以实现对锂离子的高选择性提取。     

化学交换法分离锂同位素的理论及新技术研究进展

发展核能是我国可持续发展的重要举措,锂作为重要的能源战略金属,锂同位素（⁶Li、⁷Li）分离是核能开发必须解决的关键技术难题,受到国际及国内科学家的广泛关注。⁶Li、⁷Li具有完全相同的电子结构,两者具有几乎相同的化学性质,分离难度极大。本文简要回顾了20世纪60年代以来化学交换法分离锂同位素取得的进展,重点综述了同位素分离的理论研究以及近五年来锂同位素分离的新材料、新介质。针对目前冠醚在分离锂同位素过程中存在的冠醚分子易流失、Li⁺的分配系数低等问题对现有的研究和报道进行了总结,有望为锂同位素分离新材料和新体系的开发提供指导。     

循环流化床粉煤灰理化特性及元素溶出行为研究进展

综合论述了循环流化床（CFB）粉煤灰粒度、微观形貌、化学及物相组成、化学结构等理化特性,并与煤粉炉（PC）粉煤灰进行对比分析,突出了CFB灰在理化特性方面的独特性。其次,总结了CFB灰在酸碱体系中主要元素溶出行为及浓度、液固比、反应时间和温度等因素对溶出行为的影响。结果表明,CFB灰中铝硅聚合度低于PC灰,物相以无定形硅铝酸盐为主,晶体矿物质质量分数之和仅为灰质量的20%~30%。同等条件下CFB灰中铝在酸溶液的溶出活性高于PC灰,使得CFB灰在有价元素提取方面更具优势。然而,随着铝在酸溶液中的溶出,硅逐渐累积并附着在颗粒表面,阻碍了铝的进一步溶出。因此,综合考虑CFB灰有价元素温和提取及酸浸渣利用可大幅提高技术经济性。在碱性体系中CFB灰主要溶出元素为硅和铝,目前对CFB灰无定形硅铝酸盐中硅铝在碱性体系溶出行为缺乏深入的认识,加强该方面研究可提高对CFB灰碱激发过程胶凝机理的认识,从而促进CFB灰制备胶凝材料方面的发展。     

从负载Cu(Ⅱ)的离子液体中反萃除Cu(Ⅱ)的研究

离子液体三辛基甲基氯化铵(Aliquat 336)作为一种绿色溶剂,萃取完成后的回用十分重要。开展了Aliquat 336中Cu(Ⅱ)的高效反萃技术研究。通过实验筛选确定NaCl是从Aliquat 336中反萃除Cu(Ⅱ)最有效的反萃剂,并着重考察了反萃剂NaCl浓度、反萃时间、温度对Aliquat 336中Cu(Ⅱ)反萃效率的影响;当Aliquat 336中Cu(Ⅱ)的负载质量浓度为14 g/L、有机相和反萃液的体积比(Vo∶Vaq)为1∶5时,常温下1 mol/L NaCl对Aliquat 336中Cu(Ⅱ)的反萃率可达97.2%;Aliquat 336可多次循环回用,循环回用4次后其萃取率仍可达80%以上。以NaCl作为反萃剂,不仅提高了Aliquat 336的回用效率,同时有利于Cu(Ⅱ)在反萃液中的富集和进一步资源化利用。     

煤矸石及煤泥燃烧过程重金属排放特性

煤矸石和煤泥是煤炭分选和开采过程中产生的固体废弃物,大量煤矸石、煤泥的堆存会产生一系列的环境和生态问题。燃烧发电是煤矸石、煤泥资源化利用的主要途径之一。煤矸石和煤泥中均含有一定量的重金属元素,如Hg、As、Pb等。在燃烧过程中这些有害元素的释放造成严重环境危害,因此研究煤矸石及煤泥燃烧过程重金属的排放特性意义重大。为考察煤矸石及煤泥在富氧气氛和空气气氛下燃烧时重金属的排放特性,研究了不同温度下平朔煤矸石和煤泥在O_2/CO_2气氛和空气气氛下燃烧时,As、Hg、Pb和Se的排放特性。采用Hydra-II测汞仪测量煤矸石、煤泥和灰中的Hg含量,采用ICP-AES测量煤矸石、煤泥和灰中的As、Pb和Se含量。研究结果表明,煤矸石及煤泥燃烧过程中,燃烧温度在500～1 000℃、O_2体积分数在20%～40%时,随着温度和O_2体积分数升高,煤矸石、煤泥的成灰比例降低。此外,煤矸石在O_2/CO_2气氛下燃烧时,随温度和O_2体积分数提高,As、Hg、Pb和Se在燃烧烟气中的占比升高,燃烧后所得灰占比降低。煤泥在O_2/CO_2气氛下燃烧时,随燃烧温度的升高,As、Hg、Pb更容易挥发到气相中;煤泥在空气气氛下燃烧时,As、Hg、Pb在烟气中的占比略高于相同温度、O_2/CO_2气氛下O_2体积分数为20%时的比例。     

钢渣超微粉理化特性

超微粉化是实现钢渣高效利用的重要途径,但不同粒度的钢渣超微粉的理化性质不同。利用激光粒度分析仪、X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和热失重分析仪,分别测定不同粒度钢渣超微粉的粒度分布、化学元素组成、矿物组成和热失重。结果表明:钢渣超微粉的D50(D50为粒度分布曲线中数量累积分布为50%的等效直径)在3.15~15.78μm之间。随着D50的增加,样品中Ca的质量分数递减,减少量达18.60%,Fe、Mn、V、P的质量分数递增,增加量分别达104.58%、154.90%、129.03%和163.64%;Si、Mg、Al和Ti的含量随超微粉粒度变化规律不明显。随Fe含量的增加,钢渣超微粉的松装密度增大。随样品粒度的增大,Ca(OH)_2和CaCO_3衍射峰逐渐变弱直至消失,RO相和Ca_2Fe_2O_5的衍射峰逐渐增强,硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S)衍射峰变化不明显。随着样品粒度减小,可热分解的钙镁化合物MgCO_3、Ca(OH)_2和CaCO_3含量逐渐增加。