锌冶炼过程中提取镓的技术研究及其进展

针对镓从锌冶炼过程中回收占比低的问题,总结分析了锌冶炼过程中镓回收技术研究进展.在鼓风炉炼锌(ISP)工艺中,镓主要富集在鼓风炉炉渣里,其质量分数通常在0.025%~0.031%,从鼓风炉炉渣中回收镓主要有还原蒸发法、高温氯化挥发法、硫酸浸出法、碱熔–浸出法、还原熔炼–电解法和还原熔炼–熔融造渣法等方法,但这些工艺普遍流程长,回收率低,加工成本偏高,部分工艺环境污染大,难以工业化应用.传统的湿法炼锌工艺中,大于93.5%的镓富集在浸出渣中,浸出渣处理以火法还原挥发工艺为主,在回转窑挥发浸出渣工艺中90%的镓保留在窑渣中,导致镓的回收流程长且回收率低,湿法处理浸出渣存在镓和铁分离的难题,至今未得到有效解决.氧压浸出炼锌工艺中,镓主要富集在锌粉置换渣里,锌粉置换渣采用酸性浸出和萃取工艺分离富集镓,最终制备金属镓,镓的综合回收率达到71%.通过对火法和湿法炼锌中镓回收工艺进行分析,对镓回收工艺中存在的关键问题和分离技术进行了总结,提出萃取分离、乳状液膜和树脂吸附有望成为锌冶炼过程中回收镓的绿色高效短流程关键技术.

取代基位置对2,4-二苯基吡啶类铱磷光配合物光物理性能的影响

铱磷光配合物具有高的发光效率、良好的热稳定性和发光颜色容易调节等优势,在有机发光二极管(OLED)、电化学发光池(LEC)、光催化、肿瘤诊断和传感器等领域有着重要的应用前景,是综合性能最优的电致磷光配合物。其颜色调控主要通过改变主配体和辅助配体的化学结构来实现,如通过改变配体的共轭程度、在配体上引入具有不同供/吸电子能力的取代基、在不同位置引入相同的取代基等方式可以实现发光颜色的调节,其中取代基的位置对铱磷光配合物光物理性能影响的研究较少。研究甲基处于不同取代位置对铱磷光配合物光物理性能的影响,以甲基处于2位和4位或3位和5位的2,4-二苯基吡啶为主配体、2,2,6,6-四甲基庚二酮为辅助配体,合成出2个新的铱磷光配合物(2,4-2Me-dppy)_(2)Ir(tmd)和(3,5-2Me-dppy)_(2)Ir(tmd)。通过元素分析、核磁共振谱和单晶X射线衍射等测试了配合物的组成和空间结构,两个配合物均呈稍微扭曲的八面体构型,空间群分别为C 12/c 1和P-1,晶系分别为单斜和三斜;通过热重分析研究了配合物的热稳定性,两个配合物均具有较好的热稳定性,热分解温度分别为307和318℃;通过紫外可见光谱和光致发光光谱研究了配合物的光物理性能,两个配合物在溶液中发射波长分别为545和572 nm,溶液中量子产率分别为70%和92%。进一步探讨了取代基位置对铱磷光配合物光物理性能的影响,研究发现:甲基所处的位置对2,4-二苯基吡啶类铱磷光配合物的发光颜色和发射波长有着显著的影响。与甲基处于2位和4位得到的铱磷光配合物相比,甲基处于3位和5位时得到的铱配合物的发射波长产生了明显的红移,为纯正的黄光发射,是一种潜在的黄光材料,并有望在OLED照明中得到应用。

氯离子体系铀溶液中铁、钍、稀土的去除研究

采用复盐沉淀法,用硫酸钠同时去除氯离子体系铀溶液中的铁、钍、稀土杂质离子,并研究了硫酸钠用量、反应温度、反应时间、体系pH等对除杂效果的影响。结果表明,反应的最佳条件为:硫酸钠用量为理论量的160%、反应温度95℃、反应时间2 h、体系pH=0.75~1.25。在此优化条件下,铁、钍和总稀土的平均去除率分别达到99.62%、99.42%和98.27%,铀的平均回收率为99.87%。方法具有除杂效果好、铀损失率低、易分离等优点。

某低品位黏土型锂矿石的焙烧——无酸浸出试验研究

云南某低品位黏土型锂矿石含锂0.147%,为探究低能耗、环保的开发利用工艺,采用新型焙烧助剂ASH开展了低温焙烧—无酸浸出的提锂工艺研究,并结合XRD、SEM-EDS等分析手段阐述了反应机理。试验结果表明,在试样与ASH质量比为1∶0.3、焙烧温度为400℃、焙烧时间为1.0 h,去离子水浸出时间为2 h、浸出温度为70℃、液固比为5 m L/g条件下,锂浸出率为83.81%。机理分析显示,焙烧—浸出前后,样品中主要矿物相未发生变化,但衍射峰强度降低;经焙烧—浸出后,浸渣表面均匀分布着裂纹和空隙,Al、Si、Fe、Ti含量均有所降低。说明ASH与矿物发生反应,破坏了矿物的表面结构,生成了可溶性盐Li-ASH。与传统焙烧—浸出工艺相比,本研究所采用的提锂工艺焙烧温度低、浸出时无酸,降低了生产能耗、简化了工艺流程,对同类型低品位黏土型锂矿的绿色高效开发利用具有重要借鉴意义。

钼酸铵生产中杂质钾的浸出特征分析研究

在采用焙烧―氨浸法生产钼酸铵过程中,通过ICP、XPS、SEM等手段研究了钼焙砂氨浸过程中钾元素的浸出规律,并借助MLA和Factsage热力学软件考察了氨浸过程中钾元素的赋存形态变化。采用未反应核模型、抛物线扩散方程、双常数方程、Elovich方程及一级动力学方程等动力学模型探讨了钾释放的动力学规律。结果表明:钼焙砂氨浸过程中钾的浸出可分为2个阶段:前期为离子钾的浸出过程,主要发生KCl、K 2SiF 6的离子交换反应,浸出活化能较小,仅为4.79 kJ/mol,Elovich模型对该阶段的拟合效果最好;后期主要为矿物钾中钾的浸出过程,浸出活化能较大,为34.55 kJ/mol,最优动力学模型为双常数模型。浸出后期,钾的释放速率较慢,4种含钾矿物的释钾能力由弱到强顺序为:伊利石<钡铁云母<云母<正长石。

有机添加剂对电解锰的影响

电解锰行业面临电效低、SeO_(2)添加剂剧毒且沉积产物形貌难控制等问题.为了提高电流效率以降低能耗、改善锰电沉积形貌及降低添加剂SeO_(2)的使用量,本文根据电解锰行业标准,配制MnSO_(4)–(NH_(4))_(2)SO_(4)电解液体系,通过添加聚丙烯酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、葡萄糖酸等分别作辅助添加剂,探究其对锰沉积的影响以降低剧毒性主添加剂SeO_(2)的用量.采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、恒电流阴极极化曲线测试方法(LSV)等表征手段,研究金属锰沉积形貌、晶体结构、阴极电化学极化行为与添加剂之间的关系.结果表明:四种添加剂均可以促进α-Mn的形成,且最优晶型取向为(330)晶面,其中葡萄糖酸最适宜作为辅助添加剂.当以葡萄糖酸为辅助添加剂,质量浓度为1.84 g·L^(-1)时,阴极电流密度明显提高,降低了阴极极化,产品形貌更加致密光滑.最优条件下,SeO_(2)的质量浓度可由工业上常规用量0.03~0.06 g·L^(-1)降低至0.015 g·L^(-1),电流效率可由70%提高至89.73%,能耗由6500 kW·h·t^(-1)降至4990.58 kW·h·t^(-1).研究结果有望为电解锰行业绿色生产和高效电沉积提供借鉴,有助于推动电解锰行业的可持续发展.

8 kA稀土电解槽单侧电导及阴极优化数值模拟

稀土电解槽导电板的分布位置对稀土电解槽的物理场会有影响,为探究稀土电解槽中导电板分布的最优位置,在本次仿真实验中为该导电板的分布引入一个等差数列的分布梯度,通过对不同分布梯度下的槽内物理场仿真数值进行比较,进而得到稀土电解槽导电板最优分布模型。在仿真过程中观察到阴极底部的尖角对实验结果影响较大,在其他条件保持不变的基础上将阴极底部由圆柱优化为半球形,通过与未优化的结构进行对比,验证新型电解槽结构的合理性。仿真结果显示:随着导电板由侧边位置向中间偏移,电解反应时槽内的温度与阳极电势基本保持不变,槽盖板与阳极间的电势差逐渐减小,槽内电流密度缓慢增大。当将阴极钼棒底部由柱状结构改为球状结构后,槽内电势分布更为均匀,电流密度相较于之前的结构也有所增加,优化后的结构能改善局部过热问题,同时也使得电解效率增大。

铁锰泥制备多孔复合吸附剂及其对废水中锑的动态吸附研究

利用反冲洗铁锰泥和海藻酸钠(SA)制备了一种多孔复合吸附剂ISG,并用于吸附模拟废水中Sb(Ⅲ),探究了不同造孔材料及其添加量对除锑Sb(Ⅲ)性能的影响,并考察了吸附剂填料层高度、模拟废水中Sb(Ⅲ)初始质量浓度、进液流量对动态吸附锑的影响。结果表明,以固体NaHCO_(3)为造孔材料所制备的多孔复合吸附剂ISSG对模拟废水中Sb(Ⅲ)的去除效果最好,适宜条件下ISSG对Sb(Ⅲ)的去除率最高可达98%,且机械强度良好;在一定范围内,吸附剂填料层高度的升高或模拟废水Sb(Ⅲ)初始质量浓度和进液流量的降低都会延长吸附穿透时间;Yoon-Nelson和Thomas模型对吸附穿透曲线拟合良好(R^(2)>0.91),可准确预测穿透时间和饱和吸附量。

铝灰水解制氢过程动力学研究

研究设计了一套铝灰水解制氢装置,考察了反应温度、液固体积质量比、搅拌速度及铝灰粒径对铝灰水解制氢过程的影响,并探讨了铝灰水解制氢过程的动力学。结果表明:铝灰水解制氢的最佳工艺条件为反应温度85℃,液固体积质量比10 mL/1 g,搅拌速度130 r/min,铝灰粒径>80目;最佳条件下所得水解渣的主要物相为MgAl_(2)O_(4)、Al(OH)_(3)及Al_(2)O_(3);铝灰水解制氢过程受化学反应控制,化学表观活化能为67.01 kJ/mol,浸出过程符合Avrami-Erofeyev模型。该法可为铝灰水解制氢工艺过程的设计提供一定技术参考。

电沉积锌用铅基阳极服役后表面结构演变研究

针对由于析氧反应的过电位对阳极氧化膜的高度依赖性,极大地影响了能耗这一问题,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)对Pb基阳极(阳极含量:Pb-0.5%Ag-(0.02~0.03%)Ca-(0.01~0.02%)Sr-(0.01~0.02%)La)的表面形貌、元素分布和织构进行了表征分析,结果表明:服役后的阳极板表面出现了裂纹和大量空洞。同时还观察了阳极泥的形成可能会导致阳极表面的钝化,影响了其电化学性能。

不同压力条件下镁渣堆积密度的研究

通过试验测定了镁渣的松装密度,并通过合理的试验流程,测定了镁渣吸湿后的松装密度,同时,对于工业生产和工程设计上更加有用的在压力条件下的密度,也通过自制的设备进行了测定。通过试验得到干燥镁渣的松装密度为1.15 g/cm~3,吸湿后镁渣的松装密度为1.27 g/cm~3,同时也测定了不同压力下镁渣的堆积密度数据和不同粒度的堆积密度数据。

真空蒸馏法从镁渣中回收镁的研究

我国是镁生产大国,近些年每年产生超过450万t镁渣,对镁渣的研究表明,镁渣中可能存在单质状态的镁,对镁渣进行预分离选择镁单质含量高的镁渣,采用真空蒸馏的方式,选择700℃为试验温度、真空度维持在10 Pa以下,并通过合理的试验流程和试验装置,回收了部分单质镁,镁元素的回收率达到了37.35%,回收的镁含镁量99.51%。

地浸采铀工艺中电潜泵内流场数值模拟研究

电潜泵是我国地浸采铀工艺中实现浸出液有效提升的主要装备,但目前针对介质举升状态下电潜泵水力部件内部流场作用机制的研究较少。试验以叶轮-导叶内部结构为研究对象,应用CFD方法对介质流动特性开展非定常分析,研究了叶轮和叶轮出口段内部的压力脉动变化规律,并利用瞬态流场数据对叶轮截面压力流场进行动模态分解(DMD)与压力流场重构,揭示了介质举升状态下由动静干涉引起的压力脉动周期性变化规律与动静部件距离对动静干涉强度的影响规律。结果表明,叶片通过频率值与快速傅里叶变换(FFT)频率值基本一致。试验结果可对减少由压力脉动引发的泵体无效震动、优化电潜泵水力部件结构参数和提升系统效率提供一定理论参考。

从铁矾渣侧吹熔炼—烟化法烟灰中回收锌镉及其净化除杂

研究了采用酸性浸出—硫化除杂法从铁矾渣侧吹熔炼—烟化法产出的烟灰中回收锌、镉,并选择性除去浸出液中的铜,产物用以制备镉掺杂硫化锌;在热力学分析基础上,探明了硫酸体系下锌浸出率影响因素及其浸出动力学;通过正交试验明确了各参数对硫化钠选择性除杂的影响。结果表明:烟灰中锌主要以氧化锌形式存在,其浸出过程符合混合控制,表观活化能为73.70 kJ/mol;在最佳条件下,锌浸出率达98.99%。以Na_(2)S用量为理论添加量的3.2倍,控制体系pH=2.0,铜去除率可达95.97%,同时有效保留锌、镉,实现了铜与锌、镉的选择性分离。

铜冶炼铼浸出渣中铋的浸出试验研究

采用盐酸对铼浸出渣浸出,考察了盐酸浓度、反应温度、搅拌强度、反应时间等因素对Bi浸出率的影响,得到了最有利条件下Bi浸出率,在最有利条件下,Bi的浸出率可以达到95%以上,最大限度实现了Bi的回收,效益明显。

多组分铝热剂神经网络预测研究

近年来各种添加剂开始用于改良铝热剂的性能,包括金属粉无机物及有机物等,这些物质的加入使其性能的预测变得困难。针对这些困难,本文采取纯数据驱动方式,使用BP神经网络进行预测。BP神经网络是一种强大的非线性建模工具,利用BP神经网络对不同配比的复合铝热剂进行反应温度的预测研究。通过将铝粉,三氧化二铁,二氧化硅,硝酸钾以不同用量进行了81次实验,将各组分含量作为BP神经网络输入,对应的温度时间图像作为BP神经网络的输出,对模型进行训练与评估,旨在通过已知反应物配比的性能来预测未知配比的性能。该模型平均绝对误差(MAE)为212.5℃,这个误差在可接受的范围内,表明该方法对工程实践有一定的参考价值。

真空蒸馏还原工艺在处理含铅锌物料中的能耗核算

某企业采用真空蒸馏置换处理工艺每年处理10万t含铅锌物料,该工艺主要以混合渣和低品位铅锌矿为原料,以焦炭为还原剂,经原料干燥、混合、压球、真空还原蒸馏、冷凝、精炼等工序制取金属锌及铅合金。年综合能耗14721.53tce,锌锭产品单位能耗736.08kgce/t,达到国内先进水平,具有明显的节能环保优势.

湿法炼锌溶液中锗的配位反应分离规律及萃取机理

针对湿法炼锌溶液中锗富集回收成本高、工艺复杂等问题,本文深入研究5种不同配合剂对N235-TBP复合萃取体系选择性分离富集锗过程的影响规律及酒石酸配位反应体系的传质机理。结果表明:在有机相构成为30%N235-15%TBP-55%260^(#)溶剂油、相比O∶A为1∶2、pH 1.5、反应温度25℃,配合剂与锗的摩尔比n_(L)/n_(Ge)=5的条件下,5种配合剂对锗的配位能力大小依次为:酒石酸(C_(4)H_(6)O_(6))>草酸(C_(2)H_(2)O_(4))>柠檬酸(C_(6)H_(8)O_(7))>马来酸(C_(4)H_(4)O_(4))>水杨酸(C_(7)H_(6)O_(3)),酒石酸对Ge^(4+)与共存离子Zn^(2+)、Fe^(2+)的分离效果最佳,在nC_(4)H_(6)O_(6)/nGe=5.5时,分离系数达最大,分别为β_(Ge/Zn^(2+))=2807.23、β_(Ge/Fe^(2+))=3271.43;酒石酸与锗的配位形式为双齿(螯合)配位;N235-TBP复合萃取体系萃取锗的机理是质子化N235中的HSO_(4)^(-)与料液中的Ge(OH)_(2)Tar^(2-)发生阴离子置换反应,生成萃合物(R_(3)NH^(+))_(2)·(Ge(OH)_(2)Tar_(2)/^(2-)·TBP_(0.3)。

氧化锌烟尘中锗的浸出行为

针对锌浸渣烟化挥发产生的氧化锌烟尘中锗浸出率低、氧化锌烟尘浸出渣中锗含量高的问题,开展了锌浸渣烟化挥发过程不同收尘器收集的氧化锌烟尘中锗的浸出行为研究,分析了锗、铁、硅浸出的相关性,考察了锗的浸出行为、渣中锗的赋存状态,揭示了渣中锗难以被进一步浸出的原因。并在此基础上,对氧化锌烟尘浸出渣进行硫酸浸出分解铁酸盐−盐酸浸出解离硫酸铅−氢氟酸浸出解离硅酸盐的梯级强化浸出。结果表明:混合氧化锌烟尘中锗主要赋存于硅酸盐及固溶体中,尤其是锅炉尘中铁酸盐和硅酸盐较高,制约了锗浸出率的提高;影响锗浸出率的关键因素是氧化锌烟尘中铁、硅含量,渣中不溶锗主要赋存于难溶硅酸盐矿物及固溶体中,提高锗浸出率的关键是硅酸盐的解离;在硫酸体系下,采取高温高酸浸出解离难溶铁酸锌及含硅矿物,控制过程硅的浸出与沉淀,可进一步提高锗的浸出率。

镍电解除铜后液氯气氧化沉淀法除铁钴

以氯气(Cl_(2))为Fe^(2+)和Co^(2+)氧化的氧化剂、Na_(2)CO_(3)为沉淀剂,对镍电解阳极液—硫化氢除铜后液深度除铁钴、Cl_(2)利用率和除铁钴渣成分进行了系统研究,用正交试验和单因素条件试验确立了最佳的Cl_(2)氧化沉淀法除铁钴的最佳工艺条件,阐明了除铁钴渣中镍、铁、钴的存在形态。结果表明:Cl_(2)氧化沉淀铁、镍和钴的反应均属于放热反应,能够自发进行,且热力学反应优先顺序为Fe^(2+)>Co^(2+)>Ni^(2+);正交试验和单因素条件试验结果一致,最佳的除铁钴工艺条件为:通Cl_(2)前pH=5.0、通Cl_(2)终点ORP=1050 mV、反应终点pH≥4.5。在此条件下,Fe^(2+)和Co^(2+)去除率分别为99.8%和97%,Cl_(2)利用率大于97%,除铁钴渣的Ni(Fe+Co)=0.88。除铁钴渣主要由Ni、Fe、Co、O、S等元素组成;Ni以+2价为主,Fe和Co则以+3价为主。