四川高含硫气田产出水提锂工艺技术探索

四川某气田具有高含硫、局部存在底水的特征,气田伴生水日产1000 m^(3)左右,均属于高矿化度型卤水。地层水经过气田低温蒸馏站处理,产生的母液中锂元素含量约为0.25 g/L,远高于单独开采锂的工业品位,具有一定的经济价值。本文针对气田低温蒸馏站母液,围绕电化学脱嵌提锂法,实验配套了产出水除硫、除杂等预处理工艺,研究开发了高含硫气田产出水电化学脱嵌法提锂工艺技术,形成了提锂、沉锂、碳酸锂制备一整套工艺技术路线。根据实验结果,本文的提锂方法具有极佳的选择性提锂效果,地层水锂浓度可降至0.05 g/L以下,锂的直收率均在80%以上。电解材料的吸附容量单周期可以将富锂液的锂浓度浓缩到5 g/L,杂质离子截留率均在98%以上。该方法所得富锂液Li^(+)浓度高、杂质含量低,后续处理方便、成本低,该工艺完全能够满足气田低温蒸馏站母液提锂的需求。本文所形成的提锂方法为该类气井锂资源经济开发作出了有益的尝试,对促进气田开发成本有效降低具有重要示范意义。

基于FastICA-LDA的光伏并网逆变器故障诊断

为了实现逆变器开路故障诊断,提出了一种新的诊断方法。该方法采用快速独立成分分析算法判定逆变器是否发生单管开路故障,如果发生单管开路故障,计算旋转电流Id频域下的特征值,将这些特征值作为线性判别分析模型的输入值,最后由LDA模型输出逆变器工作状态编号,从而实现单管开路定位。经过MATLAB仿真验证表明,所提方法对光伏并网逆变器故障的诊断效果较好。

溶剂热法制备磷酸锰锂的优化研究

橄榄石结构的磷酸锰锂(LiMnPO_(4))具有比容量高､热稳定性好和原料来源广泛等特点,与同为橄榄石结构的磷酸铁锂相比具有更高的放电电压。采用溶剂热法制备了高性能的磷酸锰锂正极材料,通过对过程参数进行优化实现材料性能的提升,以柠檬酸为添加剂优化颗粒形貌得到纳米级颗粒,并对碳层包覆进行优化。结果表明,柠檬酸添加量为1 mmol时,椭球状颗粒平均尺寸为42.3 nm;当以蔗糖为碳源且与LiMnPO_(4)质量比为1∶2时得到的碳层包覆颗粒尺寸较小､碳层石墨化程度更高;在最优参数下制备的LiMnPO_(4)材料具有更高的首次放电容量(126.9 mAh/g)及更优的倍率性能。

氯化锂溶液中钾离子的吸附分离研究

作为初级原料的氯化锂产品因钾、钠、钙等杂质含量过高,直接影响了氯化锂及由氯化锂制备的金属锂的应用和系列产品的开发。采用静态吸附法研究了由水热法合成的硅铝酸盐分子筛在氯化锂溶液中对钾离子的吸附分离性能,考察了接触时间、温度、不同钾离子初始浓度、溶液pH、离子强度等对分子筛吸附钾离子的影响,研究分析了分子筛对钾离子的吸附动力学和吸附热力学。结果表明:分子筛对钾离子有较高的选择吸附性且吸附速率快,在溶液初始钾离子浓度为0.005 mol/L、温度为25℃的条件下,30 min后分子筛对钾离子的吸附量为56 mg/g,接近吸附平衡容量;溶液中初始钾离子浓度、离子强度直接影响着分子筛对钾离子的平衡吸附量。通过动力学及热力学分析得知,分子筛对钾离子的吸附更符合Freundlich吸附等温模型且为放热反应,低温有利于吸附的进行;吸附反应过程符合准二级动力学模型,吸附反应速率由多个控制步骤共同决定。同时,分子筛对钾离子有较好的解吸效率,可循环吸附。

电池级碳酸锂制备工艺方法解析

电池级碳酸锂是锂离子电池的重要电极材料,其产量和质量对新型储能、电子、新能源汽车等产业有着直接的影响。文章较全面分析、梳理了盐湖卤水提纯制备电池级碳酸锂、锂矿石提纯制备电池级碳酸锂、废旧锂电池提纯制备电池级碳酸锂的主要工艺方法、工艺流程,比较了不同工艺方法的优缺点,对电池级碳酸锂的研究和生产能够起到一定的借鉴和参考作用。

粉煤灰提铝残渣制备4A分子筛及Cu(Ⅱ)吸附研究

4A分子筛由于其优异的阳离子交换能力,成为处理重金属废水优良的吸附材料。为了达到以废治废的目的,以粉煤灰酸法提铝残渣为原料制备地质聚合物,再经水热原位转化合成体型化4A分子筛。采用XRD、FT-IR、SEM、BET、TGA等手段对4A沸石进行表征,探讨吸附时间、Cu(Ⅱ)初始浓度、吸附剂用量及溶液p H对其吸附性能的影响,并结合动力学方程和吸附等温线模型对其吸附过程进行研究。结果表明,所合成的4A分子筛孔隙发达且微孔含量较多,总比表面积为71.85 m^(2)/g,其中微孔比表面积为53.91 m^(2)/g,微孔孔径主要集中在1.3 nm左右。体型化4A分子筛吸附Cu(Ⅱ)的最佳条件为吸附时间为240 min、Cu(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂用量为2.0 g/L、溶液p H为6~9,此时吸附量为32.97 mg/g,Cu(Ⅱ)的去除率可达65.93%。吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主。Langmuir模型拟合效果较好,表明Cu(Ⅱ)在合成4A沸石上的吸附过程为单分子层吸附,且拟合得到的Cu(Ⅱ)的最大吸附量为37.05 mg/g。

钾混盐粒度组成对其转化浮选的影响机制研究

硫酸钾对中国粮食生产至关重要,为加快硫酸钾的高效制备,保障中国农业的稳定发展,对合成硫酸钾的关键中间产物软钾镁矾的制备进行研究。首先针对罗布泊盐湖钾混盐粒度易随季节变化而差异显著导致软钾镁矾制取效率低的问题,通过磨矿-转化-浮选工艺探究钾混盐粒度组成对其转化浮选的影响机制,结果表明,钾混盐粒度越细,转化程度越高且转化产物粒度也越细。钾混盐磨矿3 min后对应的<0.074 mm转化产物占比达42.69%,且钾离子主要分布于该粒级物料中。同时,钾混盐粒度对软钾镁矾的浮选行为具有显著影响,其浮选效率随钾混盐粒度的减小呈先上升后下降趋势,当钾混盐<0.250 mm粒级占比为79.78%时,软钾镁矾制取效率最高。此外,还进行了转化产物粒度对软钾镁矾和氯化钠浮选分离的影响研究,结果表明,转化产物粒度越细,软钾镁矾和氯化钠浮选速率常数差值越小,在<0.074 mm时仅为0.0945 min-1,此时二者难以有效分离。研究结果对软钾镁矾生产工艺调控和优化具有重要的指导意义。

溶析结晶用于盐湖卤水提钾和镁锂分离研究

采用溶析结晶法快速分离盐湖卤水中氯化钾并降低卤水中的镁锂比,解决青海盐湖盐田摊晒存在的生产周期长、需要修建大面积盐田等难题。以有机溶剂为溶析剂,考察了不同种类溶析剂加入量、溶析温度、溶析时间等对盐湖氯化钾收率及镁锂比的影响。实验结果表明,以无水乙醇为溶析剂与盐湖卤水体积比为2∶1,溶析温度为-15℃,时间为90 min时,氯化钾和氯化钠的收率分别达到93.15%和99.84%。溶析结晶后的母液经过过滤,在70~80℃,以0.5℃/min的降温速率进行动态降温,析出氯化镁晶体,镁锂质量比由原卤中的388.44降低至266.63,最终达到快速分离氯化钾的目的及为后续对镁锂进一步分离提供更有利的条件。

以碳酸钾为原料制备碳酸锂晶体团聚现象及调控方法的研究

以氯化锂与碳酸钾为原料进行反应结晶制备碳酸锂,以提高碳酸锂收率、降低其钾含量及获得良好粒径分布为目标,考察反应温度、搅拌转速、晶种加入量及晶种加入的粒径大小对实验的影响。实验结果表明,氯化锂与碳酸钾反应结晶存在着明显的晶体团聚现象,反应温度不同,对晶体形貌有显著影响,低温下晶体呈片状团聚体,较高温度下晶体呈棒状团聚体。剪切力的增加可以减小团聚体尺寸,晶种的加入有利于抑制爆发成核,减轻晶体团聚和黏壁现象。实验结果表明,在反应温度为85℃、搅拌转速为400 r/min、氯化锂浓度为3.2 mol/L、晶种加入量为3.0 g/L、晶种粒径控制在小于54μm、超声功率为100 W、超声时间为150 min条件下,获得的碳酸锂收率高、晶体不易发生聚结、钾含量较低且拥有较好的粒径分布。以碳酸钾为原料制备的碳酸锂与以碳酸钠为原料制备的碳酸锂收率相当,但杂质含量有一定的降低。且在反应结晶过程中加入超声后可有效避免出现大团聚体,在保证碳酸锂收率无明显降低的情况下,钾含量明显降低。通过研究获得的实验条件可以为碳酸锂生产调整工艺参数提供依据,并为产品质量的提高提供指导。

咖啡渣和去油咖啡渣热解特性的试验研究

【目的】研究咖啡渣(spent coffee grounds,SCG)和去油咖啡渣(defatted coffee grounds,DCG)的热解特性并计算其热解动力学参数,分析两者在不同温度下热解三相产物的变化规律,实现废弃咖啡渣的二次利用。【方法】采用管式炉、热重(thermogravimetry,TG)试验和热裂解-气相色谱-质谱联用仪(pyrolysis-gas chromatography mass spectrometer,Py-GC-MS)开展了热解产物分布和热解特性的研究,采用Flynn-WallOzawa(FWO)法计算了热解动力学参数。【结果】热重分析结果表明,SCG和DCG热解可分为4个阶段,主要热解温度范围为200~400℃,并且在300℃左右时失重率最大,升温速率可促进热解反应的进行。动力学计算结果表明,当转化率由0.1提高至0.7时,SCG和DCG的活化能均随之不断升高,转化率由0.7提高至0.9时,两者活化能均随之有所下降;SCG和DCG的平均活化能分别为293.58和307.86 kJ/mol。Py-GC-MS分析表明,SCG主要热解产物包括芳香族、酚类、醛类等化合物,DCG主要热解产物包括醛类、酚类、杂环类、酯类等化合物,在热解阶段,随着热解温度的升高,芳香族、酚类、杂环类化合物相对含量减少,醛类化合物相对含量先增加后减少。管式炉热解试验结果表明,SCG的热解产物中生物油产率较高,DCG的热解产物中焦炭产率较高。【结论】SCG和DCG在合适的温度下进行热解,有利于酚类、芳香族化合物等重要工业原料的回收,实现其高值化利用。

天然产物提取技术的实验设计与优化

针对我校应用化学专业实验部分教学内容单一性较强,授课过程学生参与的主动性较差,不能有效践行以学生为本的教育理念,开发了从西红柿、菠菜、橙皮、红辣椒等天然产物中提取有用成分的综合设计性实验技术。学生可以自由选择天然产物,组成2~3人团队,通过文献查阅、实验方案设计、有用成分的提取与分离、产品检测、数据分析等教学环节,培养学生运用应用化学专业的理论知识来解决生活实际问题的能力。将生活实际转化为综合性设计性实验内容,强化专业实验技能培养,增强应化专业学生实践能力,从而满足工程教育专业认证背景下对于人才培养的要求。

P2型层状氧化物正极的人工界面层构筑及储钠性能

P2型Na_(2/3)Ni_(1/3)Mn_(2/3)O_(2)(P2-NNMO)工作电压高、安全性好、成本低,是有潜力的钠离子电池正极材料。针对P2-NNMO正极钠不足和P2-NNMO正极与电解液的界面问题,通过化学预钠化法(P2-NNMO正极和联苯钠的自发反应),构造了一种富含无机物的人工界面层,可使外源性的钠嵌入氧化物正极层间。结果表明:预钠化形成的人工界面层含有的NaF,可有效缓解正极材料被有机溶剂侵蚀及过渡金属的溶出;同时人工界面层也改善了钠离子的扩散动力学。改性后的正极(P2-NNMO@CEI)在电压为2~4 V、电流密度为20 mA/g的条件下,放电比容量为95.1 mA·h/g、首次库伦效率为88.5%;在50 mA/g下循环280次后容量保持率为84.2%。该研究为层状氧化物正极表面改性提供了一种有效方法,也为电极材料的界面设计提供了新的思路和方向。

锂配比对富锂锰基正极材料电化学性能的影响

富锂锰基材料(LLMO)具有高容量和高工作电压,是理想的正极材料。本文考察不同锂配比制备出富锂锰基材料,通过电感耦合等离子体(ICP)和扫描电镜(SEM)表征样品的理化数据和形貌。利用恒流充放电测试材料的电化学性能。结果表明,RM55-1.1样品具有较大的比表面积,在0.5 C首次放电比容量为185.8 mAh/g,高于其他锂配比样品比容量。经过101次循环后,其容量保持率为88.75%。在1 C的电流密度下能够达到164.8 mAh/g,具有较好的倍率性能。同时,RM55-1.1样品具有较低的电池直流内阻(DCR)增长率。因此,适量的锂配比(Li/Me=1.05~1.15)制备出的富锂锰基正极材料具有较高的容量和良好的循环性能。

富锂硫酸盐型盐湖卤水蒸发实验研究进展

随着“双碳”目标的提出,锂在新能源材料领域中的应用受到高度关注,锂的需求呈现爆发式增长。世界锂资源以矿石锂和盐湖锂为主,盐湖锂因其储量大成为未来锂资源开发的重点,因而占比最大的硫酸盐型盐湖成为焦点。因盐湖卤水组成差异较大,叠加硫酸盐型盐湖特殊属性,使得锂在盐田蒸发阶段存在多种结晶形式而造成损失,增加了锂的有效富集难度。总结了前人针对富锂硫酸盐型盐湖的蒸发实验研究结果,结合相图分析总结富锂硫酸盐型盐湖蒸发结晶析盐规律,重点关注锂的浓缩状态及析盐结晶形式,为硫酸盐型盐湖锂资源开发提供参考。

Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)正极材料的Ga_(2)O_(3)包覆改性及电化学性能

首先采用共沉淀方法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2)原始样品(P-LRMO),然后通过简单的湿化学法以及低温煅烧方法对其进行不同含量Ga_(2)O_(3)原位包覆。透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)结果表明在P-LRMO表面成功合成了Ga_(2)O_(3)包覆层。电化学测试结果表明:含有3%Ga_(2)O_(3)的改性材料G3-LRMO具有最优的电化学性能,其在0.1C倍率(电流密度为25 mA·g^(-1))下首圈充放电比容量可以达到270.1 mAh·g^(-1),在5C倍率下容量仍能保持127.4 mAh·g^(-1),优于未改性材料的90.7 mAh·g^(-1),表现出优异的倍率性能。G3-LRMO在1C倍率下循环200圈后仍有190.7 mAh·g^(-1)的容量,容量保持率由未改性前的72.9%提升至85.6%,证明Ga_(2)O_(3)包覆改性能有效提升富锂锰基材料的循环稳定性。并且,G3-LRMO在1C倍率下循环100圈后,电荷转移阻抗(Rct)为107.7Ω,远低于未改性材料的251.5Ω,表明Ga_(2)O_(3)包覆层能提高材料的电子传输速率。

锂资源提取技术研究进展

锂被认为是21世纪最重要的能源金属之一,在全球减碳的共同目标下,新能源产业快速发展,推动过去3a锂消费量的持续增长,引发国内外对提锂技术的研究热潮。根据锂资源的赋存状态,对矿石提锂及卤水提锂技术进行综述,系统性地总结对比了各种方法的优缺点。从矿石中提取锂的方法主要有石灰石烧结法、硫酸法、硫酸盐法、压煮法、氯化焙烧法、直接酸浸法;卤水提锂中受到广泛关注的技术主要有沉淀法、吸附法、溶剂萃取法、膜分离法、电化学法。由于碳酸锂价格高位回落,国际锂盐获取形势愈加严峻,因此不断开发并完善提锂技术,增强中国的锂资源自供自给能力,实现提锂技术的降本增效势在必行。

国内外锂产业发展现状和思考

锂广泛应用于核聚变、动力电池、储能设备中,是新能源和战略新兴产业的关键金属。了解锂资源开发利用现状和趋势,有助于提高国家和企业锂产业竞争力。全球可开发利用的锂矿资源总量丰富但分布不均,新能源行业快速发展带动了锂消费快速上涨和新兴提锂技术进展,地热卤水和油气田卤水等深层卤水、废弃锂电池回收或将成为“新型矿山”。中国是主要锂资源中游加工国,长期以来原料对外依存度较高,随着国外锂资源管控愈发严格,预计未来仍存在较大缺口。通过梳理资源、市场、技术和产业发展趋势,建议加强资源勘查,鼓励油气公司开展“油锂同探”;针对产业链薄弱环节和新兴提锂技术给予政策支持,加强科技攻关,探索中深层卤水提锂和废弃锂电池回收等关键技术;建立回收政策和技术标准体系,保障锂电池回收产业良性发展;加强锂矿开发项目全生命周期分析评价,保障产业可持续发展。

Ag_(3)PO_(4)/GO/Bi_(2)MoO_(6)复合材料的制备及用于尾矿废水中黄药的高效降解

用两步水热法合成了Ag_(3)PO_(4)/GO/Bi_(2)MoO_(6)三元复合材料。通过控制GO与Ag_(3)PO_(4)前驱体的添加量,制备出一系列不同负载比的Ag_(3)PO_(4)/GO/Bi_(2)MoO_(6)复合材料,以乙基黄药为目标降解物评价其光催化性能。同时采用FT-IR、SEM和UV-vis等手段表征复合材料的微观形貌及光学性能。结果表明:与Bi_(2)MoO_(6)和GO/Bi_(2)MoO_(6)相比,Ag_(3)PO_(4)/GO/Bi_(2)MoO_(6)复合材料的光催化活性显著提高,当GO添加量为5 mg、Ag_(3)PO_(4)前驱体添加量为8 mmol时,其光催化速率约为GO/Bi_(2)MoO_(6)的7.6倍,是Bi_(2)MoO_(6)的34.0倍。此外,同实验条件下,循环利用5次后Ag_(3)PO_(4)/GO/Bi_(2)MoO_(6)复合材料降解率仍保持良好的稳定性。

铝电解废旧阴极酸浸液除氟回收锂工艺研究

铝电解废旧阴极经过硫酸浸出得到了含有Na、Li、Al、F等有价元素的浸出液,具有回收价值的同时伴随着严重的二次污染。采用冰晶石结晶法两次除氟,除氟后回收锂。实验结果表明:当反应pH=9、n(Al):n(F)=1∶6、反应温度为50℃、反应时间为90 min、晶种添加量为0.8 g/L时,溶液中残氟浓度为48 mg/L,一次除氟率为98.15%,锂除去率为1.38%;经过二次除氟后,溶液中氟的浓度为49 mg/L,二次除氟率为85.12%,锂除去率为2.13%;经过两次除氟后,氟总除去率为99.38%,锂总除去率为1.31%;制备出的Li_(2)CO_(3)纯度大于99.5%。

增强光卤石冷分解能力控制系统探讨

介绍了光卤石冷分解控制系统增强能力的方法。通过在线实时检测分解液浓度(盐度)来间接反映矿浆中镁离子的变化,调整进料量、加水量及分解槽的搅拌强度,使光卤石完全分解,从而实现生产过程自动化控制。