典型铅冶炼企业砷锑烟尘资源化制备Sb_(2)O_(3)

砷锑烟尘是铅冶炼企业产生的一种高锑高砷固体粉末,对冶炼区环境构成了重大威胁。如何实现砷锑烟尘的资源化回收和无害化处理,是当前重金属冶炼企业所面临的共性难题。本文提出了一种砷锑烟尘真空气化-冷凝清洁制备Sb_(2)O_(3)的新方法。ICP结果表明,砷锑烟尘经低温、高温两段真空气化-冷凝处理,Sb_(2)O_(3)含量由73.96%升高至91.35%,As元素含量由18.10%降低至6.20%,其余杂质含量占比不超过0.17%。XRD结果表明,锑以Sb_(2)O_(3)形态气化迁移-冷凝,杂质砷以As_(2)O_(3)形态迁移挥发,两物相分离效果显著。SEM和EPMA分析表明,制备出的Sb_(2)O_(3)产品颗粒粒径分布均匀。整个过程废气、废水零排放,无试剂消耗,对铅冶炼企业周边生态环境的影响轻微。

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。

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。

复杂铷矿中铷和钾的提取:工艺优化与浸出动力学

近年来,如何从复杂铷矿中高效提取稀有碱金属铷一直是研究的热点。本文采用两步法:1)铷矿的热活化和水淬,2)水淬渣的硫酸浸出,实现了从复杂铷矿石中高效提取铷和钾。结果表明,混有适量氧化钙的铷矿经过热活化和水淬后呈现高活性的无定形态,在常压下即可实现铷和钾的彻底高效提取。在热活化温度1300℃、CaO占比30%、活化时间60 min、酸浸温度50℃、硫酸浓度120 g/L、液固比10 mL/g、浸出时间为90 min、搅拌速度500 r/min的条件下,铷和钾的平均浸出率分别达到了99.24%和98.97%。相较于常用的氯化焙烧法,铷和钾的浸出有明显的提高,对环境的污染大幅度降低。经两段浸出后,酸浸过程中硫酸的消耗量减少200 kg/t。浸出动力学研究表明,铷矿水淬渣的浸出过程符合混合控制模型,浸出反应表观活化能E_(a)=31.46 kJ/mol。

中国锑铋冶金现状及进展

中国是世界上锑、铋资源最丰富的国家,同时也是世界上金属锑和铋的最大生产国。在简述锑、铋资源和生产概况的基础上,进一步系统总结了锑、铋的冶炼技术状况及技术特点,介绍了中国锑、铋提取的科技进展,并探讨了中国锑、铋冶金工业技术发展过程中所面临的环保、能耗等问题。

废加氢催化剂还原熔炼回收有价金属试验

以石化行业重油精炼加氢脱硫过程中产生的废加氢催化剂为原料,采用还原熔炼工艺回收其中的有价金属。结果表明,在SiO2添加量40%、B2O3添加量10%、CaO添加量29%、Na2CO3添加量80%、冰铜添加量100%、褐煤添加量5%、CaF2添加量5%、1450℃还原3h,渣计Mo、Co、Ni和V的回收率分别为98.54%、96.51%、99.47%和37.41%。

含镉烟灰在酸性介质中的浸出行为及过程优化

对含镉烟灰的物相组成进行了系统分析,并提出针对性的工艺流程。针对硫酸浸出含镉烟灰的过程,采用响应曲面设计方法对操作条件进行了优化,考察了反应温度、液固比、硫酸浓度及其交互作用对Cd、As、Zn浸出率的影响关系,构建了二阶数学模型和三维响应曲面图,确定了Cd、Zn、As的浸出率分别大于92%、95%和50%的优化浸出条件区域,即反应温度25~60℃,液固比6~8 mL/g,硫酸浓度0.3~0.4 mol/L。结果表明:该模型能够准确预测含镉烟灰在硫酸中的浸出效果;在最优区域内,As的浸出率较低,其主要原因是原料中的砷酸锌在低酸条件未分解。

砷酸钙渣形成类型的热力学分析

Ca-As盐的形成发生于含砷溶液的钙盐沉淀及砷在地下水迁移的过程中。通过热力学计算,绘制了25℃时Ca^2+-AsO4^3-H2O系热力学平衡图,并考察了Ca/As摩尔比对沉淀的物相组成及沉淀效果的影响。结果表明,在0<pH<14范围内,Ca^2+-AsO4^3-H2O系可形成4种固体物相,分别为CaHAsO4·H2O(s)、Ca3(AsO4)2·4H2O(s)、Ca5(AsO4)3OH和Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O(s)。当Ca/As<2时,CaHAsO4·H2O(s)和Ca3(AsO4)2·4H2O(s)的稳定区随着pH的增大而缩小,Ca5(AsO4)3OH的稳定区随pH增大而扩大。当Ca/As>2时,Ca4(OH)2(AsO4)2·4H2O(s)才能形成。结合已有研究,认为要达到理想的脱砷效果,Ca/As应该大于2,且溶液中应该保持较高的游离钙浓度。

盐酸法富集低品位锰矿及酸介质高值再生工艺

针对印度尼西亚某低品位锰矿,提出盐酸法富集与酸介质高值再生的工艺.借助X射线衍射分析,光学显微镜和电子显微镜等表征方法进行工艺矿物学分析.结果表明:该锰矿矿物组成简单,主要由方解石、软锰矿和少量菱锰矿、褐铁矿、高岭石等组成.筛析结果显示该锰矿粒度越小,锰含量相对越高.粗碎后以2 mm筛孔的筛子过筛可得到锰质量分数为33.32%的锰中矿.锰中矿盐酸直接浸出的最佳条件为:浸出p H 3.0、浸出时间1.5 h、搅拌转速200 r·min-1、液固比4∶1 mL·g-1,此条件下产出的锰精矿品位为54.50%,钙质量分数为0.57%.常温下盐酸再生可产出二水硫酸钙晶须,其长径比可达50以上.再生盐酸返回浸出锰中矿,产出的锰精矿品位为52.16%,钙质量分数为1.39%,验证了该工艺流程的可行性.X射线衍射分析、扫描电镜及能谱分析结果显示产出的锰精矿主要组成成分为软锰矿,杂质为少量褐铁矿、高岭石等.酸介质循环时杂质将逐渐积累,当镁离子质量浓度积累到96.74 g·L-1时,采用水解沉淀法进行除杂.

粉煤灰回收氧化铝工艺研究现状及进展

综合利用高铝粉煤灰中的高价值元素,特别是成分占比较高的铝元素,不仅可以降低我国对国外优质铝土矿的依赖度,而且可以缓解我国燃煤电厂的固废处理压力。阐述了粉煤灰的一些基本性质以及从粉煤灰中提取氧化铝的技术进展,对粉煤灰提取氧化铝的碱法工艺、酸法工艺、酸碱联合及碳热还原法、生物浸出法、气相提取法等工艺进行了介绍,并指出了不同工艺的优缺点,最后提出了未来从粉煤灰中提取氧化铝技术的发展方向。

含磷废水中稀土除磷及沉淀剂再生

基于已有热力学数据,对稀土除磷过程及沉淀产物的再生过程分别进行了热力学计算,绘制了25℃下lg c−pH图,为含磷废水中磷的资源化利用和无害化处置提供理论支撑。结果表明:采用稀土处理含磷废水时在pH 2.70~8.66范围内沉淀,可生成稳定的LaPO4(和CePO4)沉淀,实现磷的去除;再生过程pH在14.5~16.0范围内,LaPO4(和CePO4)可转变为La(OH)3(和Ce(OH)3)实现沉淀剂的再生与磷的回收。采用La(OH)3和Ce(OH)3处理30 mg/L的含磷溶液,磷沉淀率分别为99.72%和96.33%;采用4 mol/L的NaOH溶液分解沉淀产物,反应3 h后La(OH)3和Ce(OH)3的再生率分别为30.38%和63.38%。

不锈钢酸洗废水中有价组分梯级分离及酸再生研究

不锈钢酸洗废水通常采用石灰中和,产出大量危险固体废弃物(硫酸钙渣)。对不锈钢酸洗废水有价组分梯级分离及硫酸再生硝酸/耦合制备硫酸钙晶须展开研究。考察了高酸环境氟离子脱除、有价金属梯级分离及酸再生三个工序不同因素对试验结果的影响。借助SEM对酸再生过程耦合产出的硫酸钙晶须形貌进行分析,确定了各工序的最佳工艺条件。结果表明,氟离子在高酸环境下脱除率>97%;铁、镍和铬的选择性沉淀率均>99.9%;硝酸高效再生并耦合产出硫酸钙晶须,硝酸再生率>95%,再生硝酸浓度超过143g/L。为不锈钢酸洗废水处理提供了一种可靠的新技术,且工艺稳定。

稀土元素在水体除氟中的应用及进展

水环境中的氟污染已被认为是全球严重威胁人类健康的主要问题之一,吸附法被认为是最具有发展前景的水体除氟技术,各国学者也在研发吸附性强和环境友好的新型吸附剂。对稀土化合物和负载稀土元素的吸附剂在除氟中的应用进行了总结,发现稀土化合物的吸附氟能力强,多金属氧化物、生物材料、金属有机骨架和硅基材料等经负载稀土元素改性后制备的新型吸附剂也表现出良好的除氟能力;不同材料和官能团的协同作用可以有效提高吸附剂的除氟能力。在总结现有除氟剂的基础上,对新型除氟吸附剂的研发进行了展望。

赤泥转型-碱溶提铝过程钛的矿相转化

针对当前赤泥资源中钛直接回收工艺存在选择性差、回收率低、能耗高等缺陷,本文对拜尔−烧结联合赤泥中钛的赋存状态及其在钙化转型−选择性碱溶提铝过程的物相转化进行系统研究。结果表明:赤泥中含TiO_(2)5.40%(质量分数),其中80.65%TiO_(2)以类质同象形式分散于水钙铝榴石中,15.25%TiO_(2)分散于以钙霞石为主的沸石中。赤泥中钛经钙化烧结转型后由分散态转型为独立矿相钙钛矿,碱溶过程铝的溶出率大于90%,钛则富集于提铝渣中。转型过程钙钛矿的结晶速度缓慢,在烧结时间为60 min、以2℃/min缓冷的条件下,仅52.63%钙钛矿结晶粒度大于0.02 mm。当提铝渣粒度磨细至90%小于0.038 mm时,钙钛矿的单体解离度也仅为38.30%。这极大地制约了提铝渣中钛的浮选分离与富集,湿法酸浸工艺更适合提铝渣中钛的进一步提取。

氨水—硫酸铵体系中Mextral 54-100萃取铜研究

以Mextral 54-100为萃取剂,对某铜铝废料经氨性体系浸出后所得料液进行溶剂萃取,回收金属铜。分别考察了萃取剂浓度、相比、时间、水相初始pH对铜萃取的影响。溶剂萃取最优工艺条件:萃取剂体积浓度40%、相比O/A=1/1、混合时间4min。此条件下单级萃铜能力达29.66g/L。经过萃取、洗涤后,采用170g/L硫酸进行反萃,铜反萃率达92.59%。通过McCabe-Thiele图解法确定了萃取段的理论级数,并进行了二级模拟逆流试验验证,最终萃余液含铜约0.06g/L。

镓、铟分离回收技术进展

镓、铟因其优异的性能被广泛应用于诸多高新技术领域。随着科技的发展,一些先进材料对两种金属的需求量日益增加,开发有效的工艺从初级或者二次资源中分离回收这两种金属逐渐被重视。综述了近年来国内外镓、铟的回收与分离技术,如溶剂萃取、离子交换、氯化分离、电沉积等。分析了不同方法的技术原理及特点。展望了镓、铟分离回收技术的发展方向。

Nitric acid pressure leaching of limonitic laterite ores:Regeneration of HNO3 and simultaneous synthesis of fibrous CaSO4·2H2O by-products

An innovative technology,nitric acid pressure leaching of limonitic laterite ores,was proposed by our research team.The HNO3 regeneration is considerable significance for the improvement of the proposed technology and its commercial application,but it has not been systematically investigated.Herein,regenerating HNO3 from Ca(NO3)2 solution with low-cost H2SO4,and simultaneous synthesis of fibrous CaSO4·2H2O by-products were studied.As a theoretical basis,the solubility of CaSO4·2H2O in HNO3 medium is studied.It is concluded that the solubility of CaSO4·2H2O increases with increasing temperature or increasing HNO3 concentration,which has considerable guiding significance for the subsequent experimental research and analysis.Then,the effects of various factors on the residual Ca^2+ concentration of filtrate,the regenerated HNO3 concentration and the morphology of synthesized products are investigated using ICP-AES and SEM.And the effect mechanism is also analyzed.The results indicate the regenerated HNO3 concentration reaches 116 g/L with the residual Ca^2+ concentration being 9.7 g/L at the optimum conditions.Moreover,fibrous CaSO4·2H2O by-products with high aspect ratios(length,406.32μm;diameter,14.71μm;aspect ratio,27.62)can be simultaneously synthesized.

基于虚拟现实技术的变电站交直流电源仿真设计

由于电源结构复杂,需要对变电站交直流电源结构进行分层,导致现实中设计变电站交直流电源分层结构成本高,因此提出虚拟现实技术,仿真设计变电站交直流电源。根据Multigen Creator所创立的变电站实体和场景模型,利用Unity 3D仿真平台实现虚拟变电站各种功能,在变电站三维虚拟场景与各项辅助功能下,构建分层分布结构的变电站交直流一体化电源模型。该电源模型将站用交流电源和直流电源以及不间断电源(UPS)等设备结合进行一体化设计和配置,利用统一智能虚拟平台,实现变电站交直流电源集中管控与供电,并检测电源在线状况。一体化电源模型运行情况及相关信息可以经一体化监控模块显示,同时转换成标准模型数据,利用标准DL/T860格式与当地站控层交换机连接,上传到远程控制中心,实现电源系统控制。经验证,该方法能够有效降低变电站交直流电源设计成本;同时,该方法可应用到变电站交直流电源培训系统仿真设计领域,具有重要的培训应用价值。