废加氢催化剂熔炼合金酸浸液中钼、镍萃取分离研究

针对废加氢催化剂熔炼合金加压氧化酸浸液,采用N235萃取剂萃取分离回收其中的钼与镍。考察了酸浸液中SO_(4)^(2‒)浓度、酸浸液pH值、有机相组成、有机相与水相的相比V(O)/V(A)对钼萃取过程的影响,以及氨水浓度、相比对钼反萃过程的影响。结果表明,较优萃取条件为酸浸液中SO_(4)^(2‒)浓度为1.2 mol/L、酸浸液pH值为0.9、有机相组成(V/V)为10%N235/15%仲辛醇/75%磺化煤油及V(O)/V(A)为1/1,单级钼的萃取率可达99.80%,而镍的萃取率仅为2.35%;较优反萃条件为反萃剂6 mol/L氨水与V(O)/V(A)为1/1,单级钼的反萃率可达90.63%。含镍萃余液及含钼反萃液通过后续的常规净化、结晶制备得到的三氧化钼与硝酸镍,从而实现了废加氢催化剂中有价金属的循环利用。

红土镍矿硝酸加压浸出渣制备电池级磷酸铁

近年来,在我国“碳达峰”和“碳中和”目标的引领下,新能源行业发展迅速,新能源汽车的推广与使用促进了锂离子电池行业的蓬勃发展。作为三元锂电池的关键原材料,镍的需求量不断增加。但由于硫化镍矿日益枯竭,红土镍矿逐渐成为了主要的提镍原料,在镍产量中占比超过70%。褐铁型红土镍矿在红土镍矿中占比超过60%,经硝酸加压浸出(NAPL)提取镍钴后产生的浸出渣中含有丰富的有价金属资源(铁含量>60%),浸出渣的综合利用对资源回收和环境保护具有重要意义。以褐铁型红土镍矿硝酸加压浸出渣为原料,在磷酸单一介质中制备电池级磷酸铁材料。以磷酸为介质,通过预浸、溶解实现浸出渣中铁的高效提取。预浸时磷酸溶液浓度较低,可以使含铁相初步转型为FePO_(4)·2H_(2)O,同时除去浸出渣中Cr、Mg、Al等杂质元素。然后采用高浓度磷酸溶液溶解处理预浸渣,实现Fe的完全溶解。最后稀释调节pH值直接沉淀制备磷酸铁,得到FePO_(4)·2H_(2)O产品,该产品不含杂质元素Mg、Si,Cr、Al的含量为0.019%、0.016%。通过XRD、SEM、EDS等技术手段对预浸渣和磷酸铁产品的物相组成和微观形貌进行了研究,明确了预浸过程可实现铁由Fe_(2)O_(3)向FePO_(4)·2H_(2)O的转变,最终产品的晶体结构与标准磷酸铁相匹配。由磷酸铁合成的磷酸铁锂材料也表现出优异的电化学性能。该研究有望实现对褐铁型红土镍矿硝酸加压浸出渣中宏量组元铁的高值化利用,从而优化磷酸铁制备工艺。

白云母矿石盐酸酸洗除钙试验研究

随着我国双碳政策落实,能源等高新领域得到快速发展,对锂、铷等金属的需求日益增加,白云母作为含锂、铷矿物之一得以重视。针对在硫酸熟化处理白云母矿时,主要杂质钙的存在会降低有效提取率的问题,提出采用盐酸酸洗对白云母矿石进行预先除钙。首先,从热力学角度分析了酸洗时白云母和方解石与盐酸的反应情况,结果表明,在酸洗温度范围内,白云母几乎不与盐酸发生反应;当温度高于30℃时,方解石与盐酸反应可以自发进行。其次,通过对酸洗温度、盐酸浓度、酸洗时间和液固比等工艺参数的影响进行研究,结果表明:在酸洗温度70℃、盐酸浓度0.5 mol/L、酸洗时间1.5 h、液固比1 mL/g的条件下,钙的去除率可达98.3%,而铷和锂的损失率分别低至2.3%和3.3%。通过盐酸酸洗可实现白云母矿石中钙的选择性脱除。通过对酸洗渣进行表征发现,酸洗后白云母矿石中方解石相消失,矿石主要由白云母和石英组成,同时,电子能谱分析图像显示钙的富集区域消失。在相同的熟化和水浸条件下,对比直接熟化和酸洗+熟化两种不同工艺获得的锂和铷的浸出率发现,对酸洗后的白云母进行熟化可使锂、铷的提取率提高约10%~20%。最后,通过酸洗液循环除钙试验验证,酸洗液经补酸后(调节pH值至0.3)可供循环3次使用,钙的去除率均保持在90%以上,避免了废水的大量产生。

熔融钒渣析晶调控高效提钒机理

基于熔融钒渣在不同冷却制度下导致钠化焙烧-水浸工艺提钒率波动大的问题,本文采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM+EDS)及电子探针(EPMA)等表征方法,研究熔融钒渣中钒的析出及钒尖晶石结晶特征对钒提取率的影响,并深入探讨了析晶调控高效提钒机理。结果表明:熔融钒渣的水淬温度对熔融钒渣中钒的析出率、钒尖晶石结晶粒度及钒渣钠化焙烧-水浸过程钒物相转化率及浸出率影响显著。在熔融钒渣降温过程中,1400~900℃为尖晶石快速成核生长期,900℃水淬后,钒基本完成从液相向尖晶石固相中的迁移,结晶相以钒铁尖晶石为主,其中钒呈均匀分散状态;900℃后,尖晶石生长变缓,并以钛铁尖晶石沿钒尖晶石边缘析出为主,尖晶石内部仍呈现钒的“中心聚集效应”。对1400℃、900℃和400℃水淬钒渣(Water-quenched vanadium slag,WQVS)分别进行钠化焙烧-水浸试验,水淬钒渣粒度小于0.15 mm,m(Na_(2)CO_(3))∶m(NaCl)∶m(WQVS)=10∶3∶100,焙烧温度为780℃,焙烧时间为200 min。将焙烧产物磨细至粒度小于0.18 mm后80℃水浸,浸出时间为45 min,钒浸出率分别为75.15%、95.09%和78.78%。这表明将熔融钒渣缓冷至900℃水淬可有效提高钠化焙烧-水浸工艺的钒提取率,并同时提高生产效率。

复杂铜钴共伴生矿有价金属回收综述

铜和钴是重要的战略有色金属,因其优异的理化性质应用广泛.非洲刚果(金)等地区的复杂铜钴共伴生矿,铜钴比可达3∶1,是重要的铜钴矿产资源.由于全球对铜钴需求的不断增加,从复杂铜钴共伴生矿(后续综述表述为铜钴矿)中协同提取铜、钴等有价元素意义非凡.本文综述了包括氧化矿与硫化矿在内代表性复杂铜钴共伴生矿资源的矿物学特点,全面比较和讨论了氧化矿与硫化矿的焙烧、浸出等提取工艺的区别.最后对从复杂共伴生铜钴矿中提取铜、钴的前景与挑战进行了评估.综述表明氧化铜钴矿更适合采用湿法工艺处理,而硫化铜钴矿则更适合用焙烧–浸出相结合的强化浸出工艺处理.综述中对比了铜钴矿金属提取过程中的热力学特点与动力学限制因素.

含钴转炉渣非熔融选择性还原回收钴

钴多以伴生元素赋存于硫化铜镍矿床中,在冶炼过程中主要富集于转炉渣中。从转炉渣中回收钴,能够缓解我国钴的供需矛盾,具有显著的经济和社会效益。本文针对镍转炉的物相组成进行了系统分析,并在此基础上通过热力学分析及实验研究,实现了非熔融状态下钴、镍等氧化物的还原及富集。考察了焙烧温度、还原时间、无烟煤及氯化钙用量对各金属回收率及磁选精矿中金属含量的影响。结果表明:优化工艺条件为还原温度1050~1150℃、无烟煤用量(质量分数)10%、氯化钙用量13%、还原时间为1.5 h。在此条件下,铁、钴、镍、铜的回收率分别为51.85%、93.81%、98.32%、76.47%,在磁选精矿中的含量(质量分数)分别为45.08%、8.14%、18.70%、2.06%。

铅冶炼物料工艺矿物学与热力学平衡研究

富氧熔池熔炼-液态高铅渣直接还原工艺因对原料适应性强、熔炼炉运行稳定可靠、金属回收率高及氧化炉熔炼烟气中二氧化硫浓度高,在铅冶炼工业中占有越来越重要的地位。但目前对于该工艺的理论基础研究较为薄弱,亟需对该工艺冶炼过程热力学平衡等进行理论研究,为工艺的优化提供理论支持。首先对冶金过程物料如铅精矿、高铅渣及还原渣进行了工艺矿物学研究,然后通过FactSage8.1热力学软件计算,研究了氧化段氧气系数、熔炼温度及还原段还原剂用量对体系中Pb分配率和熔炼渣中Pb、S等元素含量的影响规律。计算得出,铅富氧熔池氧化熔炼中铅的直收率在氧气系数1.0、熔炼温度1200℃左右时达到最高;温度的升高与FeO、CaO的加入有利于高铅渣还原反应的进行,在还原剂用量大于5.7%时铅的还原率达到91%。

“双一流”背景下“冶金单元设计与操作”课程教学改革与思考

“双一流”建设是我国高等教育发展的新篇章,旨在推进中国高等教育体系创新发展。基于北京科技大学“双一流”学科冶金工程专业,详细阐述了其核心专业课程“冶金单元设计与操作”在教学过程中的现存问题,如教学内容不够贴合实际工程、过于偏重理论知识培养等,并从教学内容组成、体系结构和教学模式等方面,以冶金过程中的实际工程问题为导向,融合教学内容及工程实践,提出了适用于冶金工程专业特点的课程教学改革思路,为更好地培养高素质工程技术型人才奠定了基础,同时促进了教师和学生之间的互动和合作,提高了教育教学质量,进一步推动了我国高等教育的发展。

退役磷酸铁锂电池回收技术综述

近年来,我国新能源汽车及储能领域快速发展,磷酸铁锂电池使用量井喷式上升。在未来会产生大量退役磷酸铁锂电池,对其进行回收不仅可以缓解国内锂资源紧缺的问题也能减少含氟电解液带来的环境污染。回顾了近年来国内外退役磷酸铁锂电池回收技术,包括电池预处理、磷酸铁锂正极废料修复、全浸出回收、选择性提锂及提锂尾渣的回收等,总结归纳了各技术最新的研究成果,从工艺的经济性、回收率、环境影响等方面,对各个工艺的优缺点进行分析,并展望了未来退役磷酸铁锂电池回收技术的发展方向。

失效锂离子电池正极材料直接再生的研究进展

直接再生是失效锂离子电池正极材料最为理想的循环利用方式,成本低、能耗低且排放少,契合当前我国低碳发展的新形势。本文全面综述直接再生研究的最新进展,首先介绍碱溶液处理、有机溶剂浸泡和热处理等前处理方式的原理、效果及其影响;之后,分别总结失效钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂正极材料直接再生的研究报道,分析焙烧法、水热法、电化学法和化学补锂法等再生方法的特点,评述各种方法的优势与不足;最后,多角度分析直接再生可能面临的应用挑战,并提出建议。

褐铁型红土镍矿湿法工艺研究进展

从褐铁型红土镍矿中提取有价元素,对我国镍、铁、钴等战略金属资源供给安全具有重大意义。但由于其镍含量低、元素赋存状态复杂,一直作为“呆矿”堆存。硫酸加压浸出工艺是目前处理该矿的主流工艺,但还存在浸出渣难以处置、高压釜易结垢等问题。因此,亟待一种新工艺能够从根本上避免硫酸法所面临的问题。基于此,本文综述了褐铁型红土镍矿湿法处理工艺研究进展,并特别介绍了非常规湿法介质处理方法,如硝酸加压浸出、硝酸常压浸出、盐酸浸出工艺,以期为红土镍矿技术研究和发展提供支持。

钒渣无盐焙烧产物冷却方式对物相转型及钒提取率的影响

钒渣高温焙烧产物的冷却方式与后续钒提取率及实际生产效率密切相关。本文采用XRD、SEM+EDS、XPS、BET等表征方法,对比分析了钒渣无盐焙烧-硫酸浸出提钒工艺中空气缓慢冷却及水淬冷却焙砂在物相及钒价态转化、微观形貌、比表面积等方面的差异,并对比分析钒的硫酸浸出效率。结果表明:焙烧温度是影响钒渣物相转化及新物相结晶分异的关键因素,当焙烧温度为900℃时、保温2 h后,钒渣原料中钒尖晶石、橄榄石及玻璃相完成物相转化,生成赤铁矿(Fe_(2)O_(3))、铁板钛矿(Fe_(2)TiO_(5))、二氧化钒(VO_(2))、钒酸盐相(Ca_(2)V_(2)O_(7)、Mn_(2)V_(2)O_(7)、Mg_(2)V_(2)O_(7))和二氧化硅(SiO_(2)),并充分结晶分异。在700~850℃焙烧阶段,缓慢冷却有利于物相进一步转化及钒酸盐的迁移和聚集,缓慢冷却焙砂的钒浸出率较水淬冷却焙砂的高3%~4%。在900℃以上高温焙烧阶段,冷却方式对钒物相转型及钒浸出率影响很小,钒浸出率分别为93.15%、92.89%。在该温度下水淬冷却可在保证钒浸出率的前提下提高生产效率。

富氧底吹熔炼渣保温沉降过程铜物相成分及形态演化

富氧底吹铜熔炼工艺具有原料适应性强、热效率高、烟尘率低等优点,但缺点是熔炼渣中铜含量高。为探索熔炼渣合理的铜含量,本文开展了炉渣保温静态沉降分离实验,并通过矿物自动分析仪、电子探针及工业CT扫描明晰了熔炼渣铜含量与铜物相成分和粒径间的定量关系。结果表明,底吹熔炼渣中损失的铜主要为粗细不均的机械夹带冰铜。将熔炼渣重熔至1300℃,并保温沉降10 min,当渣中铜含量从4.59%显著降低至1.13%(质量分数)时,粒径大于0.20 mm的粗粒冰铜有效沉降,10 min后,粗粒冰铜沉降趋于平稳。添加焦炭将熔渣黏度从0.35 kg/(m·s)降低至0.17 kg/(m·s)时,冰铜的有效沉降粒径下降为0.15 mm,粒径小于0.15 mm的冰铜无法在底吹炉内完成沉降。冰铜沉降规律符合Stokes公式理论计算结果,实验结果为降低熔炼渣含铜量及检测其合理含铜量提供依据。

地质冶金学建模在刚果(金)SICOMINES难处理铜钴矿中的应用

SICOMINES铜钴矿位于刚果(金)科卢韦齐南西侧,是中部非洲加丹加铜矿带的典型矿床.由于矿床成因复杂,矿石中形成了十多种铜、钴矿物,尤其各种钴矿物选冶性质差异大,一直存在选冶工艺复杂,生产不稳定,回收率低的问题.为此,本文首次采用Datamine和Leapfrog软件构建了钴的冶金地质学模型,首先,收集历史勘查资料,建立矿区地层和矿化域模型,初步获得钴在空间的品位变化规律;其次,进行采样设计,采集代表钴在地层和矿体中品位分布规律的工艺矿物学样品;再次,采用工艺矿物学综合手段,获得各样品中矿物含量和钴赋存状态的定量数据,并采用单一域赋值法和距离幂次反比法等插值手段写入模型;然后,根据钴矿物选冶类型的空间分布规律划分了5个空间选冶域,分别为适于浮选域(TYPE1)、适于磁选域(TYPE2)、适于浮选-磁选联合分选域(TYPE3)、适于浸出域(TYPE4)和难以分选域(TYPE5),构建初步地质冶金学模型;最后,通过对5个选冶域中综合样分别进行选矿实验来验证模型.实验结果显示,采用矿山现行的浮选–磁选联合工艺流程,5个选冶域中钴的回收率和精矿品位差距明显,现有工艺流程只适用于空间域TYPE1、TYPE2和TYPE3,模型中选冶域的划分合理.根据模型中钴的赋存状态和有效钴品位进行配矿,可以起到稳定现行生产工艺,提高钴回收率的作用,同时,构建的地质冶金学模型为今后实现SICOMINES矿区钴的分采分选提供指导.

低品位铜镍钴氧化矿堆浸扩大试验

针对某低品位铜镍钴矿矿区规模大、浸出成本高的特点,提出了堆浸工艺。在Φ290 mm×6000 mm的堆浸柱中模拟工业堆场,进行了硫酸堆浸扩大试验。主要考察了配矿比例、原料粒度、浸出天数、细菌添加等因素对堆浸效果的影响。结果表明,筛分后制粒可显著提高料柱渗透性,Cu的最终浸出率可达73%,其中加入硫酸亚铁可以提升Co、Ni的浸出率,而添加细菌浸出可降低浸出硫酸用量。本研究可为低品位铜镍钴氧化铜的堆浸工艺工业应用提供技术支撑。

国内外红土镍矿处理技术及进展

综述了国内外红土镍矿的处理现状。指出红土镍矿的开发要综合考虑矿石镍、钴含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂等的供应状况。现阶段回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼工艺在红土镍矿的开发中仍占主导地位，加压酸浸法随着大型压力釜制造技术的成熟也越来越受到重视和应用。我国在红土镍矿的工程化方面很欠缺，元江贫红土镍矿的开发必须综合考虑镁的产品结构和经济利用，元石山镍矿的开发必须考虑铁的综合利用。

金属二次资源循环利用意义、现状及亟需关注的几个领域

从节约资源、减少能耗和改善环境方面说明我国开展金属二次资源循环利用的迫切性及面临的问题。我国在有色金属资源循环利用方面虽然取得了很大的进展，但总体的资源综合利用程度却依旧相当低下。炼钢锌灰、失效电池、废旧家电、印刷线路板、铜冶炼渣和电镀污泥的循环利用是很值得关注的金属二次资源循环利用领域。

P204萃取分离钴锰铁试验研究

采用溶剂萃取技术对高锰含钴溶液的处理进行了研究。研究表明,对含锰30 g/L的钴锰混合液,采用体积浓度为35％的P204在O/A=3的条件下,一级萃取,锰萃取率就可以达到96％。

铅冶炼技术现状及我国第一台铅闪速熔炼炉试产情况

由北京矿冶研究总院提供主体工艺设备与设计、与灵宝市华宝产业有限责任公司合作开发的我国第一台具有完全自主知识产权的10万t／a炼铅闪速工程于2009年9月24日在河南省灵宝市投料试产。试产期间，弃渣含铅约2％、含锌小于3％、含银4～6g／t、含金0．1g／t、含铜约0．1％，粗铅品位大于98％，闪速熔炼烟尘含铅大于65％、含锌小于3％，烟尘率小于6％且全部闭路返回熔炼，铅回收率大于97％、金银回收率大于99．5％、铜锌回收率大于85％，总硫利用率大于98％，粗铅综合能耗小于300kg标煤／t。

中国低品位铜矿的浸出-萃取-电积工艺经济评述

采用浸出－萃取－电积工艺处理难选低品位氧化铜矿，可产出高质量的１＃阴极铜。该工艺具有低投资、低成本、高效益、无污染等优点，自１９９２年就被国家科委列入国家级重大科技成果推广计划。本文对该工艺在中国的应用情况及投资和效益作了简单的阐述。