钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算

以钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程为对象,基于质量守恒、化学平衡、元素分配约束和指标约束等原理,构建钨矿配矿、磨矿、碱分解、脱磷、离子交换、除钼和蒸发结晶的热力学模型,进而根据各工序物料的迁移传递关系,应用MetCal软件平台,开发钨矿碱分解工艺制备仲钨酸铵全流程仿真计算系统,并采用典型工况下的实际值对模型计算的可靠性进行实例验证。研究结果表明:碱分解浓料中WO_(3)和P质量分数计算值与实际值的相对误差分别为-5.755%和-12.195%,钨渣中WO3、P、Fe、Mn和Ca质量分数的相对误差分别为-2.026%、-5.439%、-14.819%、-14.971%和11.826%;脱磷后液中WO3和P质量分数的相对误差分别为5.513%和-7.692%,脱磷渣中WO_(3)、P和Ca质量分数的相对误差分别为-5.834%、3.337%和7.113%;除钼后液中WO3和Mo质量分数的相对误差分别为-1.627%和-9.375%,除钼渣中WO_(3)、Mo、S和Cu质量分数的相对误差分别为2.547%、-8.827%、8.686%和9.692%。

钼精矿焙烧过程中杂质化合物对烧结行为的影响

在钼精矿焙烧过程中,伴生元素转化及其与二硫化钼的相互作用会引起粉体部分熔化、结块、团聚等烧结现象,严重影响钼焙砂质量和炉子寿命。本文研究了钼精矿焙烧时赋存的杂质(种类和含量)以及焙烧温度对其烧结行为的影响,对其烧结程度进行定量化计算,并观察烧结物中各成分黏结形态的微观形貌。结果表明:钼精矿中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)对钼精矿焙烧烧结行为影响很小,而CaO、MgO、Fe_(2)O_(3)、CuO和K_(2)CO_(3)会强化烧结行为;增大反应温度达到MoO_(3)与钼酸盐共晶的临界温度后会加剧团聚现象;增大CaO、CuO和K_(2)CO_(3)含量,对钼精矿烧结行为影响最大。烧结物中各组分之间的黏结形态分为三类,即加SiO_(2)或Al_(2)O_(3)后呈孤立型,加CaO或MgO后呈交叉型,以及加Fe_(2)O_(3)、CuO或K_(2)CO_(3)后呈包裹型。

NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)熔盐体系结晶行为的研究

氟化物体系稀土氧化物熔盐电解过程中,熔盐的结晶析出行为显著影响电解过程,为此本文针对NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)、NdF_(3)-LiF-NdF_(2)以及NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)三种熔盐体系(NdF_(3)和LiF质量比固定为85∶15),采用降温黏度曲线测定熔盐的结晶温度,通过X射线衍射分析结晶物相。结果表明:NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)和NdF_(3)-LiF-NdF_(2)熔盐体系中,随着熔盐中Nd_(2)O_(3)或NdF_(2)含量的增加,熔盐的结晶温度升高,熔盐的结晶物相分别为NdOF和NdF_(2);NdF_(3)-LiF-Nd_(2)O_(3)-NdF_(2)熔盐体系中,当Nd_(2)O_(3)含量为2%~3%、NdF_(2)含量为1%~3%时,熔盐结晶温度在981~988℃范围内,且NdOF与NdF_(2)共结晶。适当提高电解槽底部温度、改善底部熔盐的流动性,是抑制稀土熔盐电解过程熔盐结晶析出的有效方法。

某独居石优溶渣二段逆流浸出试验研究

针对某独居石优溶渣,研究了采用一段常规浸出—二段逆流浸出工艺浸出铀、钍、稀土。考察了各因素对浸出效果的影响。结果表明:采用一段常规浸出法时,适宜条件下的铀、钍、稀土浸出率分别为98.66%、95.37%、64.23%;采用二段逆流浸出法时,铀、钍、稀土浸出率均可提高0.5%~1.0%,浸出液余酸降低50%以上,矿浆固液分离性能得到了一定改善。

钒页岩浸出及离子分离过程界面溶液化学反应基础理论研究

基于分离化学冶金理论,采用第一性原理模拟计算研究方法,开展了钒页岩界面溶液化学反应基础研究,发展出湿法提取矿物结构弛豫机制、多元溶液体系竞争配位机理、有机官能团选择性富集原理等理论成果,厘清了钒从晶格溶解释放到溶液调控迁移全过程的核心反应机制,为新一代全湿法提取技术开发提供指导和支撑。

超声-微波复合场下从铟铁酸锌中强化提铟

在超声-微波场作用下,对铟铁酸锌(ZnFe_(2-x)In_(x)O_(4))中铟进行强化碱浸。结果表明,铟不能在ZnFe_(2-x)In_(x)O_(4)八面体晶格中大量固溶,最大固溶量约4.0%(质量分数,对应x=0.088);外场对铟浸出的促进作用大小顺序为:叠加超声-微波复合场>微波单场>顺序复合场>超声单场;在叠加超声-微波复合场下铟浸出率达56.6%,而超声单场下铟浸出率为30.2%;外场作用下碱浸,将In^(3+)从晶格中释放出来,不会使铁酸锌的八面体晶格坍塌;叠加超声-微波复合场下浸出的In^(3+)较多,样品的晶格常数下降较大,衍射峰强度降低与右移现象明显。

加热温度对工业规模CeCl_(3)喷雾焙烧反应器影响的数值模拟

CeO_(2)颗粒由于具有优异的性能,市场对CeO_(2)颗粒的需求逐年增加。为探究使用在氧化铁颗粒工业化生产的Ruthner型喷淋焙烧反应器生产CeO_(2)颗粒的可能性,结合单液滴失重试验,使用ANSYS Fluent软件,分别探究550、650、750和850℃四种不同加热温度对反应器的影响。单液滴失重试验表明,氯化铈和氯化铁、氯化亚铁的热解过程基本一致,使用该型反应器制备CeO_(2)颗粒理论上可行。对小型工业反应器进行等比例建模,研究反应器内部化学反应的具体过程。结果表明,550℃是最合适的温度,对工业生产具有一定指导意义。

从矿石中提取铷铯的研究综述

碱金属铷和铯具有优异的理化特性,在航空航天、国防军工等高精尖行业具有不可替代的独特用途。目前全球铷、铯商业化产品全部来自矿石资源。文章详细综述了铯榴石、锂云母、铁锂云母、富铷花岗岩等不同矿石中铷、铯的提取方法。这些铷、铯的载体是结构牢固难以破坏的硅酸盐矿物,需要在高温盐焙烧、高酸或高碱的环境条件下才能实现矿相重构,进而释放铷、铯离子进入溶液。矿石中铷铯的提取方法具有高度的相似性,主要涉及硫酸法、石灰石烧结法、硫酸盐焙烧法、压煮法和氯化焙烧法等。随着量子科技、5G技术、航空航天等领域的不断发展,尤其是掺杂铷、铯的钙钛矿型太阳能电池有望商业化应用,未来全球铷、铯需求量将急剧上升。展望未来,应加强矿石中伴生铷、铯的提取与综合利用,拓展铷、铯的下游应用。

钼焙砂焙烧过程中杂质的可溶性转化机理

钼焙砂中杂质的去除因酸洗的取消而成为企业面临的新挑战,在焙烧过程中杂质矿物能否转化为可溶离子对当前水洗除杂具有重要意义。采用激光粒度仪、X射线衍射(XRD)等传统方法对钼精矿的粒度、孔径、元素等进行了分析,结合矿物解离分析仪(MLA)和Factsage热力学软件研究了钼焙砂生产过程中杂质元素的赋存形态变化,探索了杂质矿物转变为可溶性离子的具体路径。结果表明,钼精矿和钼焙砂都存在纳米级孔隙,会阻碍水洗除杂。铝钾矿物作为主要的不可溶性杂质对高纯钼产品生产有较大影响,且多以较大分子量的碱性矿物形式存在。钼精矿在焙烧过程中,白云母、正长石等含K矿物可部分转化为K+、Al3+等可溶性离子,再经水洗去除。加湿提高了正长石在焙烧过程中向可溶性离子的转化程度,有利于洗涤过程中杂质的去除。

钼的靶向吸附材料合成及其性能研究

研究了采用真空灌注法将α-安息香肟(α-BO)固载在多孔甲基丙烯酸酯聚合物载体(PMMA-DVB)中制备钼的靶向吸附材料(α-BO/PMMA),通过红外光谱、元素分析、热重分析及光学显微镜等手段对其进行结构表征,并考察了酸种类、H^(+)浓度、接触时间及吸附平衡时溶液中MoO_(2)^(2+)浓度对α-BO/PMMA吸附性能的影响。结果表明:α-BO/PMMA对钼的吸附受酸度影响较大,在0.1 mol/L的盐酸介质中吸附量最高,最大吸附量为29.8 mg/g,该材料可有效分离提取钼。

基于多任务学习多目标优化的稀土元素组分含量与浓度多维度软测量

稀土混合萃取溶液中各元素组分含量的在线软测量是优化连续萃取生产过程、确保产品高纯化的前提.现有软测量方法可独立求解单个稀土元素组分含量,但忽略了多元素组分含量间或组分含量与其它相关因素(如浓度)间的共性.本文为探索多稀土元素组分含量间及组分含量与浓度间的共性,将多任务学习方法用于稀土元素组分含量软测量中.首先,构建多任务深度神经网络,提高模型的泛化能力和鲁棒性.其次,提出基于多目标优化算法的稀土多元素组分含量预测方法,通过搜索Pareto最优以提升各任务的预测精度.经多组对比实验表明,该方法在多元素组分含量或多元素组分含量与浓度同时训练时性能最佳,能满足稀土元素组分含量在线检测的精确性和实时性.

锌粉置换渣浸出过程中镓的溶解行为及改善方法

针对丹霞冶炼厂锌粉置换渣浸出过程中镓浸出率偏低问题,采用ICP-AES、XRD与SEM-EDS对不同批次锌粉置换渣化学成分、物相与形貌进行详细分析。与正常生产锌粉置换渣相比,异常锌粉置换渣中镓主要赋存于黄钾铁矾之中,造成镓浸出困难。对锌粉置换渣氧压浸出过程进行分析,镓、砷和铁溶出规律较为一致:增大硫酸浓度和液固比有利于镓、铁和砷的浸出,但提高温度和氧气分压对镓、铁和砷溶出不利。依据上述研究结果,提出强化镓浸出效率的改善措施,弱化一段氧压浸出(分别降低反应温度和压缩空气总压至90℃和0.2 MPa)与强化三段常压浸出(分别提高硫酸浓度和反应温度至160 g/L和85℃),镓的浸出效率由77.83%提高至96.46%。

氯化铈液滴在喷雾焙烧反应器热解过程的数值模拟研究

Ruthner型喷雾焙烧反应器具有节能、环保和副产物可回收利用等诸多优点,其已被广泛应用于回收钢铁工业酸洗液,但在CeO_(2)颗粒制备领域还没有应用。当前对实心球形CeO_(2)颗粒的需求不断扩大,使得应用Ruthner型喷雾焙烧反应器规模化生产CeO_(2)颗粒具有诱人的前景。由于焙烧反应过程难以通过试验表征,使用ANSYS Fluent仿真软件对焙烧反应过程进行仿真模拟,可直观表现出CeCl_(3)热解生成CeO_(2)颗粒的过程。本研究首先通过热重试验,验证了铁元素的氯化物和铈元素的氯化物的热解过程完全一致,只是温度不同:CeCl_(3)液滴在200℃时完全失去自由水,在500℃时完全反应;FeCl_(2)液滴在180℃完全失去自由水,在420℃时完全反应;FeCl_(3)液滴在160℃完全失去自由水,在410℃时完全反应,因此使用处理酸洗液的反应器生产CeO_(2)颗粒理论上可行。进一步,通过使用仿真软件包中的两相流、组分输运等模型,探究反应器内温度场、速度场和浓度场等分布,结果表明在反应器内部,某区域内温度越高,对应的气流、颗粒运动速度就越快。

机械活化微波协同强化铟铁酸锌中铟的浸出

针对常规酸浸提铟浸出率较低的问题,采用机械活化和微波协同强化的方法对铟铁酸锌中的铟进行酸浸提取,分析机械活化前后铟铁酸锌的晶格结构变化,研究不同工艺因素对铟铁酸锌中铟浸出行为的影响规律,并对机械活化微波协同下的铟浸出过程进行动力学分析。结果表明:机械活化后,铟铁酸锌的晶体结构被破坏,衍射峰强度降低、峰型宽化,晶粒尺寸减小,晶格应变增加;常规条件下,铟浸出率在低温低酸时最高仅59.2%,高温高酸时达92.0%(150 min);微波、机械活化分别单独及协同作用时,低温低酸下铟浸出的促进不明显,而高温高酸下浸出率均达到100%,但时间分别逐渐减少为120,90,60 min,机械活化与微波的协同作用可显著提升铟的浸出效率;表面化学反应控制模型比较适用于机械活化微波协同下铟浸出的动力学过程。

钽铌清洁冶金与纯化技术研究进展与探讨

钽铌是至关重要的战略性金属。随着高端制造业对先进材料的需求不断增加,以及绿色发展理念的深刻践行,产品纯化精制和过程清洁循环已成为钽铌湿法冶金的重要转型目标。本文概述了我国钽铌原生资源及二次资源的特点与利用现状,系统介绍了钽铌原料绿色分解技术、钽铌溶液分离与纯化技术、钽铌冶金废水增值利用技术的新进展,结合工业实际对比分析了各技术优缺点,并从资源保障、技术发展方向及污染物全面治理等方面提出了展望和建议,以期为钽铌冶金工业的可持续高质量发展提供支持。

CaO固氟焙烧——盐酸浸出回收稀土钙热还原渣中稀土试验研究

采用氧化钙固氟焙烧—盐酸浸出法回收稀土钙热还原渣(还原渣)中的稀土和氟化钙,研究了氧化钙焙烧过程还原渣的转型机理、浸出过程的热力学和不同条件下稀土的浸出规律。热力学分析表明:升高温度能够促进氧化钙和氟化稀土反应生成氧化稀土和氟化钙;CaF_(2)的存在会抑制稀土元素的浸出,而高浓度的Ca^(2+)减少了F-溶出、促进稀土浸出。浸出试验结果表明:在一定范围内提高浸出温度、浸出时间、盐酸浓度、液固比均能促进稀土的溶出。适宜条件为:焙烧温度800℃、焙烧时间1.5 h、氧化钙与还原渣质量比为1∶1、球团直径10 mm、焙烧渣磨矿时间3min、浸出温度40℃、浸出时间1.5 h、盐酸浓度4 mol/L、液固比10∶1 m L/g。在上述适宜条件下,稀土浸出率达到95.44%;浸出渣CaF_(2)品位为97.02%,回收率为97.88%,实现了还原渣的高效综合利用。

通电方式对稀土熔盐电解影响的数值模拟及分析

在稀土熔盐的电解过程中,不同的通电方式对槽内各物理场影响也不同,进而会对电解槽的电解效率产生一定的影响。本文以某企业8 kA稀土电解槽为原型,通过Comsol的热电耦合模块研究通电铜板单侧与多侧分布的通电方式及通电铜板的不同位置分布下的电解槽电解时内部各物理场的变化情况,通过对比电流密度、电势差、电解温度的大小寻找最合适的通电方式。结果表明:只考虑电解效率时,导电板四侧中位通电最优分布方式,此时电解槽内电流密度最大,电能损耗最低,电解效果最好。若考虑制造成本以及可操作性,导电板单侧中位分布是最优解,这种设计的电解槽电解效率较高,同时也留出较大操作空间。其余几种分布均存在弊端,需要进一步完善。该研究旨在为稀土电解槽的结构优化提供参考意见。

熔盐辅助合成硼化铪工艺研究

这是一篇冶金工程领域的论文。以氧化铪和碳化硼为原料,采用氯化钠为熔盐介质,通过硼/碳热还原法合成了纯度较高的硼化铪粉体。研究了反应温度、保温时间等合成工艺参数以及原料配比对材料晶相组成和显微结构的影响。结果表明,以氯化钠为熔盐介质时,氧化铪在1300℃的合成温度下开始转化为硼化铪,其温度远低于传统的硼化铪合成所需温度。在硼过量20%,反应温度和保温时间分别为1400℃和2 h所制备的硼化铪粉体纯度较高,X射线衍射中可以明显观察到硼化铪结晶峰,且在扫描电镜中可以观察到紧密团聚形貌的硼化铪。

一种稀土金属裁切设备设计计算分析

稀土金属裁切方法根据要求不同有激光切割、水切割、机械切割等多种方法。根据目标材料特性及工厂实际生产中存在的问题,对镨钕合金锭的裁切进行了研究分析,并设计了一款稀土金属裁切设备。从裁切对象镨钕合金锭的物理性能入手,通过实验获取镨钕合金力学性能。依据生产加工的材料尺寸及加工要求计算设备各参数,选取相应的油缸,并通过有限元分析对所设计的设备结构梁进行了强度校核。

盐酸预处理—软锰矿+硫酸协同浸出钼钨矿工艺研究

针对国内某公司低品位混合型钨钼矿结构和成分复杂、难浮选且难浸出等问题,研究了盐酸预处理—软锰矿+硫酸协同浸出钼钨矿中的钼钨,考察了各因素对钨钼浸出率的影响。结果表明:在盐酸浓度1.5mol/L、液固体积质量比6.5/1、常压条件下,对钨钼矿石进行盐酸预处理;在盐酸预处理后滤渣20g、矿石粒度200目、软锰矿用量4g、硫酸浓度8mol/L,液固质量体积比5/1、温度90℃、浸出时间3h的最佳条件下,钼、钨浸出率分别为83%、73%。