风化壳淋积型稀土矿评述

对我国特有的风化淋积型稀土矿的科学研究和工业利用进行了评述,阐述了该矿成矿过程,探讨了稀土元素在风化体系中的迁移富集规律,证实稀土配分的铈亏效应、富铕效应、分馏效应和钆断效应,论述了风化壳淋积型稀土矿浸取水动力学、浸取动力学及浸取传质过程。提出了该矿稀土回收中存在的一些问题,建议进一步完善稀土元素地球化学和无机化学的科学体系,开发新浸取剂,特别是组合浸取剂的协同使用,深入研究原地浸出过程中的扩散和传质机理,强化浸取过程和建立相应的数学模型,有效地提高稀土浸出率,从而完善风化壳淋积型稀土矿的原地浸出理论和技术。     

风化壳淋积型稀土矿多级逆流浸取实验研究

风化壳淋积型稀土矿的开采主要通过浸矿剂离子与吸附在黏土矿物表面的稀土离子发生离子交换浸出反应实现。以(NH₄)₂SO₄为浸矿剂,采用多级逆流浸取的方式研究了风化壳淋积型稀土矿的浸矿过程,通过在逐级浸取过程中浸出液组分的变化分析了矿土中稀土离子(RE³⁺)和主要杂质铝离子(Al³⁺)的浸出行为,并基于浸矿剂的消耗规律探讨了浸矿剂离子与RE³⁺和Al³⁺的离子交换反应机制以及原矿土的净吸附量。结果表明,在浸矿液逐级浸取新鲜矿土的过程中,浸出液中的RE³⁺和Al³⁺浓度逐渐增加,铵根离子(NH₄⁺)逐渐消耗,交换进入浸出液中的RE³⁺和Al³⁺逐级减少;同时,浸出液中的硫酸根离子(SO₄^2-)逐级损耗,说明新鲜矿土除因发生离子交换反应消耗NH₄<...     

风化壳淋积型稀土矿开发的现状及展望

风化壳淋积型稀土矿是中重稀土的主要来源,它的开发一直受到稀土工业的极大关注。评述了风化壳淋积型稀土矿的成矿原因、矿床特征、稀土矿物在矿体垂直剖面中的组成和分布,以及矿石含水的多样性、酸碱缓冲性、吸附离子的稳定性和吸附离子的可交换性等理化性质。阐述了稀土离子在风化体系中的迁移富集规律和所形成的稀土配分特征。介绍了池浸、堆浸和原地浸出三代浸取工艺演化过程的科技进步,探讨了稀土浸出机制及浸出过程的强化,比较了几种浸取剂的浸取效果,简述了前两代工艺留下的采矿区和堆场区的植被恢复与土壤修复。结合原地浸出工艺的生产实际,提出了今后开发风化壳淋积型稀土矿的发展方向。     

福建龙岩高泥质风化壳淋积型稀土矿柱浸工艺研究

以福建龙岩高泥质风化壳淋积型稀土矿为研究对象,采用恒水头渗透试验方法测定矿土渗透系数为0.3418 cm·h~(-1);同时,采用柱浸方式模拟堆浸生产过程,探究浸取剂浓度、注液强度、配矿比与注液方式等因素对稀土浸出的影响,为高效浸取高泥质风化壳淋积型稀土提供生产指导。结果表明:采用前期4%的高浓度(NH_4)_2SO_4,后期2%的低浓度(NH_4)_2SO_4进行组合表层注液,控制注液强度为40 L·(h·m~2)~(-1),适当添加粗颗粒砂石进行配矿浸取等方式,都能提高泥质矿土的渗透性,提高稀土浸出率。     

离子吸附型稀土矿中浸出相稀土元素含量的浸取方法研究

将风化壳离子吸附型稀土矿原矿样品加工至0.149 mm,使用35 g/L硫酸铵溶液(pH为4.0)作为浸取剂,提取浸出相稀土元素.考察了提取浸出相稀土元素时,样品粒度、浸取剂浓度及用量、浸取剂酸度、浸取方式、浸取时间等条件的影响,确定最佳试验条件,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定样品溶液中浸出相稀土的总量...     

赣南信丰风化壳淋积型稀土矿的吸附特性

风化壳淋积型稀土矿体吸附特性对于提高原地浸矿稀土浸取率具有重要意义。通过筛分获得不同粒径的风化壳淋积型稀土矿样,测试各粒径矿样的离子相稀土品位、比表面积、表面形貌以及矿物成分等,分析稀土离子在矿体中的吸附特性。研究结果表明:赣南信丰类型的稀土矿体中矿物成分有高岭石、钾长石、石英、电气石、白云母等,这5种主要矿物成分的总质量比重达到90.13%,不同矿物成分的粒度有明显的差异,小粒径矿样中高岭石和白云母的含量增加,矿样的稀土离子吸附量与高岭石等黏土矿物的含量成正相关;基于稀土离子在矿体颗粒表面凹坑的单位面积吸附量与孔径和粒径成对数正态分布,建立了稀土离子吸附量与矿体颗粒表面凹坑孔径之间关系的分析模型,运用该模型计算得到赣南信丰类型的有效吸附孔径为2.0~20.0 nm。     

Sn(MSA)2电镀液体系表面活性剂性能优化的模拟研究

在本工作中,我们利用粗粒化分子动力学(MD)模拟方法,研究了两亲性表面活性剂构型及浓度对Sn(MSA)₂类电镀液体相溶液与铜基板周围电镀液微观结构的影响,从分子水平系统考察了主盐离子、表面活性剂与甲醛添加剂的分布和聚集情况,及其与铜基板的相互作用.研究表明,A₄B₁₂型表面活性剂的疏水链段(A₄)协同效应较强,易在溶液中形成胶束,在基板上吸附能力有限;A₂B₁₂A₂疏水链较短,B₆A₄B₆疏水链居中,该两种表面活性剂在溶液中难以聚集,易充分吸附于基板之上;(AB₃)₄型表面活性剂在体相溶液中充分分散,在基板上的吸附能力有限.A₂B₁₂A₂及B₆A₄B₆型表面活性剂的充分吸附,有助于金属离子及甲醛添...     

溶液中铝还原制备Ni-Fe合金纳米粉体及其还原过程

用多相合成方法, 以金属铝粉作还原剂还原FeSO₄·(NH₄)₂SO₄和NiSO₄·(NH₄)₂SO₄的混合溶液, 制备了Ni-Fe合金的钠米粉体, 并对反应的过程进行了讨论.     

前驱体溶液pH值对V2O5-WO3/TiO2催化剂的低温NH3-SCR性能的影响

采用调节前驱体溶液pH值的方法制备了用于低温NH₃-SCR的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。通过XPS、Raman光谱、H₂-TPR、NH₃-TPD、NH₃-DRIFT、XRD及物理吸附等手段对催化剂进行了表征分析,并对其脱硝催化活性进行了测试。结果表明,前驱体溶液酸性的增强能够提高催化剂表面聚合态钒物种和V⁴⁺⁽³⁺⁾/V⁵⁺的比值以及表面酸性,增加活性位数量、降低反应的活化能、提高其脱硝催化性能。因此,通过提高前驱体溶液的酸性,有助于制备出脱硝活性较好的NH₃-SCR催化剂。     

NH4VO3在NH4H2PO4-H2O和(NH4)3PO4-H2O体系中的溶解度

采用等温溶解法测定了偏钒酸铵(NH₄VO₃)在NH₄H₂PO₄-H₂O和(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中T = 298.15-328.15 K时的溶解度以及溶液的密度和pH值。结果表明, NH₄VO₃的溶解度随着(NH₄)₃PO₄或NH₄H₂PO₄溶液浓度的增大,先降低后升高,这是由于同离子效应、化学反应平衡及离子活度的共同作用。比较T = 298.15K时, NH₄VO₃分别在NH₄H₂PO₄-H₂O、(NH₄)₂HPO₄-H₂O和(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中溶解度,发现在相同的磷酸盐浓度下, NH₄VO₃的溶解度在NH₄H₂PO₄-H₂O体系中最大,在(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中居中,在(NH₄)₂HPO₄-H₂O体系中最小。进一步地,在T = 298.15 K和磷酸盐浓度C = 0.5 mol·kg^-1时,结合pH值和反应溶度积常数K_SP等计算三个体系中的平均离子活度系数(γ_±),发现γ_±值在(NH₄)₂HPO₄-H₂O体系中最大,在(NH₄)₃PO₄-H₂O体系中居中,在NH₄H₂PO₄-H₂O体系中最小,与溶解度规律一致。     

液相共存成分对氨法脱碳吸收液解吸CO2的影响研究

考察了烟气中SO₂、NO_x和CO₂与氨水的反应机理,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、NH₄Cl和(NH₄)₂CO₃对CO₂解吸的影响.研究表明,不同液相共存成分、质量分数、pH值、表面张力等对CO₂解吸产生一定影响,大部分液相共存成分的存在,会降低脱碳溶液CO₂的解吸量.质量分数低于10％的液相共存组分对脱碳吸收液CO₂解吸过程的制约作用依次为(NH₄)₂SO₃>NH₄NO₃>(NH₄)₂SO₄>NaCl>(NH₄)₂CO₃.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的影响.     

CO2开关型溶剂、溶质及表面活性剂*

CO₂诱导的开关型溶剂、溶质及表面活性剂是指在通入和排出CO₂后,其溶液性质能发生可逆变化的新型溶剂、溶质及表面活性剂,是典型的环境刺激响应型智能化合物。本文综述了CO₂诱导的开关型溶剂、溶质及表面活性剂的结构、性能及研究进展,并指出了这些开关型溶剂、溶质及表面活性剂的发展方向及应用前景等。     

C12-m-C12型阳离子Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿性

利用座滴法和电泳法研究了阳离子Gemini表面活性剂C₁₂-m-C₁₂·2Br^-(m=4、6、8、10)在煤沥青表面的润湿性质及吸附机理。结果表明, 表面张力均随表面活性剂浓度的增大而减小, 超过临界胶束浓度(CMC)后趋于平稳, 接触角θ和铺展系数S的变化趋势与表面张力类似; 在所研究浓度范围内,C₁₂-10-C₁₂型表面活性剂的γ_lg~cosθ曲线符合Zisman理论, 且侵湿功(W_i)与表面张力也呈线性关系; 煤沥青表面的Zeta电位随表面活性剂浓度的增加从负电变为正电,最后趋于平稳, 且零电位对应的浓度比CMC至少低一个数量级; C₁₂-8-C₁₂型Gemini表面活性剂能显著改变煤沥青表面的润湿性. 由Gemini表面活性剂在煤沥青表面润湿结果及Zeta电位可以看出, C₁₂-m-C₁₂型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿是静电作用和范德华吸附共同作用的结果; 润湿过程可分为三个阶段。     

风化壳淋积型稀土矿浸取过程的模拟计算研究Ⅰ：液-固萃取模型

风化壳淋积型稀土矿物中稀土元素主要富集在以高岭土为主的粘土矿物中,目前主要通过原地浸矿工艺开采。开采过程中,浸矿液自矿体顶部注液孔流至矿体底部或集液巷道的过程中,不断交换浸出粘土中的稀土离子,其过程可视作液-固萃取,因此可通过其中的萃取平衡和物料平衡关系进行模拟计算。介绍了一种基于液-固萃取模型的风化壳淋积型稀土矿柱浸过程模拟计算方法,并探讨了离子交换反应系数、浸矿剂浓度、原矿品位等因素对于浸矿效果的影响。计算表明：铵根离子具有较强的交换浸出稀土的能力;浸出液所能达到的理论浓度峰值主要决定于浸取液中初始硫铵浓度;浸矿所需顶水理论注入量可依据矿体饱和含水率估算,并进而通过模拟计算的浸矿液/顶水比计算所需浸矿液注入量;浸矿液硫铵浓度越高,原矿稀土品位越低,则稀土离子穿透曲线浓度峰值持续时间就越长,之后浓度下降速度也越快,同时浸矿液/顶水比以及硫铵投入/稀土产出比也越小,说明浸矿剂利用效率越高。     

赣南陂头一带风化壳淋积型稀土矿成矿地质特征

对陂头一带风化壳淋积型稀土矿点进行野外调查和室内综合研究表明:变质基底层、岩浆多期活动和岩浆期后脆性断裂构造活动是风化壳淋积型稀土矿的形成主因。变质基底构造层中泥质板岩、炭质板岩和变凝灰质砂岩中RE2O3含量高,在岩浆侵位过程中带入了大量的稀土元素,在含矿母岩顶部可见大量的未熔完全的基性捕掳体。受后期热液交代蚀变,导致含矿母岩中长石矿物粘土化强烈,对水具有胀缩性,易碎岩成矿。岩浆期后"X"型脆性共轭剪切断裂为雨水渗漏贯通提供了良好的通道。含矿母岩在各个地质历史阶段受古气候多次变化的影响加速了含矿母岩的风化程度。表土层的保湿渗水呈酸特性促进了稀土矿的形成。区内变质基底炭泥质板岩和变凝灰质砂岩、岩浆期后脆性断裂、含基性捕掳体的红褐色黑云母二长花岗岩是风化壳淋积型稀土矿的地质宏观找矿标志。     

支链醇对Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响

Gemini表面活性剂是一类高效的新型表面活性剂,而醇是工业界和日化领域最常采用的表面活性剂助剂,因此研究不同结构的醇对Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响规律和机理对于促进Gemini表面活性剂的发展和实际应用具有重要意义.利用表面张力、电导、等温滴定微量热,低温透射电镜和核磁共振研究了直链醇1-戊醇和具有相同主链的支链醇2-己醇与3-庚醇对具有不同长度连接基团阳离子季铵盐型Gemini表面活性剂C₁₂C_SC₁₂Br₂ （S=2,4,6,8,10,12）的表面活性和胶束化行为的影响,结果发现,支链醇能够显著影响表面活性剂在气/液界面的排布,使得C₂₀ （使溶剂的表面张力降低20 mN/m所需的表面活性剂浓度）和γ_CMC （CMC时表面张力值）随醇支化度的增加而显著降低,而支链醇对表面活性剂在溶液中的临界胶束浓度以及胶束的尺寸和形貌均没有明显影响,同时这些醇对Gemini表面活性剂的影响与连接基团的长度相关.阐述了上述结果产生的机理,将有助于指导如何选择合适结构的醇助剂去调控Gemini表面活性剂的表面和溶液性质.     

NH3与Cl2在y-Al2O3颗粒物表面的非均相反应

使用离子色谱分析了常温、常压、湿润和氧气存在条件下,NH₃和Cl₂在γ-Al₂O₃颗粒物表面非均相反应的产物及其受NH₃浓度、反应时间等的影响;并定量分析了NH₃、Cl₂、SO₂和NO₂单独及共存条件下,γ-Al₂O₃表面Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-等二次无机颗粒物的生成总量.结果表明：NH₃和Cl₂在γ-Al₂O₃表面具有协同作用,2 h后Cl^-的生成总量可达589.65 μg,其生成量随时间延长而不断增加.表面氯化物的生成量在NH₃浓度为400 ppm时达到峰值,且随NH₃浓度的增加呈先增加而后减少的趋势.活性氯存在下,NH₃对颗粒物表面Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-的生成有促进作用,且四种气体共存时复合正反馈效应最明显.同时,本研究对NH₃和Cl₂在颗粒物表面的非均相反应机理及活性氯和氨的排放对大气中二次无机颗粒物的贡献进行了探讨.     

以油酸为原料的新型生物基支链十七烷基苯磺酸钠的合成及性质

生物基表面活性剂由于其可再生资源和优异的表面/界面性质吸引了越来越多的关注。本文以可再生的油酸为原料,通过四步反应,制备了新型生物基支链表面活性剂,并评价了其表/界面性质、润湿性和生物降解性能。该新型生物基支链表面活性剂为4-（1-十七烷基）苯磺酸钠（9ΦC17S）,依次经过烷基化反应、脱羧反应、磺化反应和中和反应而制得。其化学结构已通过电喷雾质谱、红外光谱和核磁共振波谱得以确认。4-（1-十七烷基）苯磺酸钠展现出良好的表/界面张力,临界胶束浓度（CMC）为317.5 mg·L^-1,CMC处的表面张力为32.54 mN·m^-1,当水溶液中碳酸钠浓度为8.48×10⁴ mg·L^-1、4-（1-十七烷基）苯磺酸钠浓度为8.36×10⁴ mg·L^-1时,油水的界面张力约为10^-2 mN·m^-1。此外,4-（1-十七烷基）苯磺酸钠在生物降解性和润湿性方面也显示出了良好的性能,最终生物降解评分为2.99,0.500 g·L^-1 9ΦC17S溶液的气液固接触角为63.08°。该新型生物基表面活性剂丰富了以可再生资源为原料的生物基表面活性剂的结构多样性。     

钛改性对γ-Fe2O3选择催化还原脱硝性能强化机制的分子模拟研究

采用密度泛函理论（DFT）研究了典型过渡金属Ti掺杂改性对γ-Fe₂O₃选择催化还原（NH₃-SCR）脱硝性能强化影响的作用机制。构建了单Ti和双Ti在γ-Fe₂O₃（001）表面的不同Fe位置的掺杂模型，计算了表面掺杂形成能，探讨了O₂、NO和NH₃分子在Ti掺杂前后的γ-Fe₂O₃（001）表面的吸附特性，并进行了反应机理分析。结果表明，单Ti倾向于掺杂在八面体Fe_oct位，双Ti倾向于两个Fe_oct位。Ti的掺杂增强了催化剂表面对O₂的吸附能力，吸附性能随Ti掺杂量增加而增强。单Ti和双Ti的掺杂都抑制了NO以N端在催化剂表面的吸附。Ti能够强化NH₃的吸附，增强了Lewis酸位，有利于SCR反应。Ti的掺杂增大了NO₂生成的反应能垒，降低了γ-Fe₂O₃低温区的SCR反应。Ti的掺杂抑制了NH和N的形成，避免了NH₃的过度氧化，提高NH₃的利用率，有利于SCR反应，并且抑制了通过E-R机理产生的N₂O，具有良好的N₂选择性。Ti的掺杂能够改善γ-Fe₂O₃在NH₃-SCR中还原NO的性能。     

基于钛锡载体的SCR低温脱硝催化剂的表面性质研究

采用共沉淀法制备TiO₂-SnO₂固溶体,浸渍法负载CeO₂得到一系列xCeO₂/TiO₂-SnO₂负载型催化剂,在模拟NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)反应条件下考察催化剂低温脱硝活性。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、程序升温脱附(NH₃-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等表征技术,研究了氧化铈负载后催化剂的微观结构、表面物种的存在状态、表面酸位等表面性质及NH₃吸附特性。结果表明,Ce:Ti物质的量比为0.1时,催化剂催化脱硝反应活性最高,同时具有较宽的温度窗口(250~300℃)和热稳定性;铈的过量负载会导致催化剂比表面积减小、活性窗口变窄,同时其氧化还原能力和NH₃吸附能力也减弱。NH₃-TPD结果显示,CeO₂的负载导致催化剂NH₃在弱酸及中等酸位的吸附显著增强,与催化剂NH₃-SCR最佳反应物温度降低有关。in situ DRIFTS表明,xCeO₂/TiO₂-SnO₂催化剂的Lewis酸位和Brønsted酸位强度均明显增强,同时,在1657~1666cm^-1处出现新的Brønsted酸位,参与SCR反应的主要物质是NH₄⁺分子。