稀土废石墨浮选工艺研究

稀土是我国的战略资源,在国民经济中占据非常重要的地位。电解工艺是生产稀土金属与合金的主要工艺。废石墨是稀土电解的废料,每吨金属约产生50~100 kg废料,每年由于稀土电解造成的稀土损失约6650 t。稀土废石墨中稀土含量约5%,有较大的回收价值。以南方某大型稀土企业生产过程中产生的稀土废石墨为原料,依据其表面物理化学性质的差异,采用浮选的方法研究稀土废石墨的浮选性能,实现石墨与稀土的分离。对比了不同药剂的浮选效果,重点考察了采用Ⅱ代改良药剂后液固比、浮选时间、药剂添加比、搅拌速率等因素对浮选效果的影响,确定在液固比12:1~15:1,药剂添加比为9.3‰~9.5‰,浮选时间3.3~4 h,搅拌速率200~250 r/min的条件下,石墨收率达到了80%~85%,浮选效果较好,从而将浮选槽底流富矿和溢流石墨回收,最终实现了难处理稀土废石墨中稀土熔盐与石墨的分离,缩短了工艺流程,降低了生产成本,同时对环境不会造成任何污染。

放射性废石墨的焚烧处理

石墨用作燃料套管、慢化剂和反射层的反应堆退役后产生大量的放射性废石墨,面临处理。焚烧作为研究较为深入的处理技术之一,可实现其大幅度减容,且产物具有较高的安全性和稳定性。本文介绍了目前典型的焚烧技术有固定床焚烧法、流化床焚烧法、激光焚烧法等,其中流化床焚烧技术在燃烧效率和技术成熟度上具有优势。

核设施退役废石墨的处理与处置

石墨有成为核反应堆的慢化剂和反射层的较好的综合性能,早期发展核反应堆的国际原子能机构成员国拥有大量的石墨慢化反应堆,现在要安排退役,退役废石墨的处理和处置,成为人们共同关注的问题。由于废石墨存量大,放射性活度大,它的处理与处置有若干疑难问题有待解决。这些问题的解决关系到环境保护。我国有类似的疑难问题,为此应积极跟踪并开展必要的研究开发工作。

废石墨制备石墨烯气凝胶对亚甲基蓝的吸附

以废旧钴酸锂电池负极石墨为原料制备石墨烯气凝胶,研究了其对亚甲基蓝的吸附效果和吸附机理。结果表明,制备的石墨烯气凝胶具有大量的孔隙和柔软片层结构。当吸附剂投加量为2.5 g/L,亚甲基蓝初始质量浓度为50 mg/L,pH为8,温度为30℃时,20 min即达到吸附平衡,吸附率为98.6%。该吸附剂对亚甲基蓝的吸附符合Langmiur模型,最大吸附量为41.39 mg/g;吸附反应动力学符合准二级动力学方程。吸附过程包含化学吸附和物理吸附。

一种稀土电解废石墨制品回收稀土熔盐工艺研究

研究了稀土电解废旧石墨的稀土熔盐分布和含量,以及目前我国处理稀土电解废石墨制品及回收稀土资源存在的弊端,创新性地提出了一种利用重选法处理废石墨回收稀土熔盐的工艺。通过该工艺处理废旧石墨制品,可使稀土熔盐的回收率达到95%以上,满足生产技术指标,有效解决了废石墨制品对环境的影响和稀土资源浪费问题,为处理稀土电解废石墨制品回收稀土资源提供了新途径。

石墨固废基电热墙材布置试验与模拟研究

随着石墨矿大规模开发及环保要求的日益提高,石墨固体废弃物的资源化利用成为研究热点。利用石墨固体废弃物制备电热板材,采用试验研究、统计分析、数值模拟等方法研究石墨电热板铺设方式对室内热环境的影响。结果表明:石墨固废基电热板材具有良好的加热效果,双面加热时选择对双宽面加热效果更好,垂直温差为2.7℃,水平温差为2.5℃;三面加热时,选择两窄一宽加热,室内温度分布更为均匀,垂直温差为2.5℃,水平温差为6.5℃;四面加热时效果最佳,垂直温差为1.8℃,水平温差不足1℃,升温速率最稳定。

多源石墨固废制备电热板材配方试验研究

为了提高石墨固废利用率,本文以石墨开采废石为细骨料,添加球形石墨尾料以及不同质量分数的废石石粉进行电热板材配方试验,探究了石墨开采废石取代量、石粉掺量对电热板材性能的影响。结果表明:在100%(质量分数)使用石墨开采废石作为细骨料时,养护28 d的水泥板材抗折强度及抗压强度分别达到11.09 MPa和50.90 MPa,虽然略低于使用标准砂的水泥板材的强度指标,但是仍可满足相关要求,说明石墨开采废石可以作为细骨料使用;在废石石粉掺量为7%(质量分数)时,电热板材的抗折强度和抗压强度最高分别达到6.21 MPa和33.00 MPa,虽然强度有所降低,但是仍可满足低强度板材的要求;在球形石墨尾料掺量为9%(质量分数)时,电热板材体积电阻率为1.94Ω·m,发热温度为71℃,具有良好的电热效果。

石墨固废基电热板材电学性能研究

在水泥砂浆体系中加入石墨可以制得性能较好的发热板材。为探究不同外加电场、不同湿度温度条件下石墨电热板材的发热、体积电阻率的关系,利用石墨固体废弃物、石墨选矿尾矿和球形石墨尾料制备电热板材,采用试验、统计分析等不同方法进行了分析。结果表明,交流电压对石墨电热板升温效果更佳,球形石墨尾料掺量达到渗流阈值(9%石墨掺量)后,电热板材的电阻率、发热性能稳定。在环境温度10~30℃、环境湿度20%~80%范围内,电阻率保持在2.5Ω·m左右,不易受环境温度湿度等因素影响,成本低廉,易于应用。

多源石墨固废制备电热建筑板材成型试验研究

为解决石墨矿山固废综合利用问题,通过质量取代法,将萝北云山石墨开采废石和球形石墨尾料替代水泥砂浆中的标准砂制备电热板材。在球形石墨尾料掺量7.41%、石粉掺量7%、开采废石完全替代标准砂的条件下,探讨了电热板材的成型方式和尺寸对其力学性能和电学性能的影响。结果表明,用振实成型方式制备的电热板材具有较高的力学强度,抗折强度为7.48 MPa,抗压强度为26.76 MPa;喷涂方式制备的电热板材具有较好的电学性能,体积电阻率为1.91Ω·m;采用振实成型方式,改变电热板材尺寸,薄板的力学强度和体积电阻率均高于厚板,抗折强度为7.48 MPa,抗压强度为35.78 MPa;最终固废使用比例达到75.6%,可为后续电热板材制作提供理论参考。

多源石墨固废制备电热建筑板材试验研究

为提高多源石墨固废的利用率和冬季供暖效率,以石墨矿开采废石为骨料,添加不同质量的球形石墨尾料进行电热建筑板材制备试验研究。考察了球形石墨尾料掺量、养护龄期及湿度对电热建筑板材电学性能及力学性能的影响,并通过通电发热试验研究了发热温度及板材稳定性。结果表明:①球形石墨尾料掺量和养护龄期对电热建筑板材的体积电阻率影响较大,球形石墨尾料掺量9%时出现渗流阈值。②养护龄期的增加有利于提高电热建筑板材的力学性能,而随着球形石墨尾料掺量的增加,力学强度先提高后降低,存在最优掺量0.8%。③球形石墨尾料掺量9%~11%时,电热建筑板材在36 V交流电压下最终发热温度71~109℃,长时间升温后电学性质稳定,可为房屋电热建筑板的冬季取暖应用提供技术指标。

石墨化废阴极制备铝用阳极的性能研究

以煅后焦和石墨化废阴极为研究对象,分析了2种原料基本性能的差异,并以煅后焦、石墨化废阴极粉料为原料制备阳极,研究了阳极性能指标随石墨化废阴极粉料添加比例的变化规律。研究结果表明:石墨化废阴极粉料的真密度高、比表面积大、电阻率低,但二氧化碳反应性差,Fe、Ca含量高,且堆积密度低;随着石墨化废阴极粉料添加比例的增加,阳极各项指标变化明显,当石墨化废阴极粉料添加比例为5%~10%时,阳极各项指标较好,适合工业应用。

退役锂离子电池碳/硫协同选择性提锂技术

针对当前退役锂离子电池有价金属提取工艺选择性差、环境风险突出的瓶颈问题,提出了碳/硫协同选择性提锂的新思路.首先在系统考察(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)HSO_(4)、NaHSO_(4)和H_(2)SO_(4)分别作为焙烧剂对退役锂离子电池LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极粉末中锂的浸出选择性、环境友好性和经济性影响的基础上,确定H_(2)SO_(4)为最佳焙烧剂.基于此,研究了石墨添加量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中锂的浸出选择性的影响,揭示了C/S协同强化锂的浸出选择性的转化路径及其机制.结果表明,在LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)与H_(2)SO_(4)物质的量比为2∶1、石墨添加量为20%(w)、焙烧温度为600℃、焙烧时间为120 min的最优条件下,LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中锂的浸出率高达93%,回收的Li_(2)CO_(3)纯度高于电池级Li_(2)CO_(3)纯度要求;Ni、Co和Mn均进入渣相,经分离纯化后可作为合成正极材料的前驱物,分离得到的石墨可回用于硫化焙烧过程的添加剂.通过对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)混合粉末(含20 wt.%石墨)硫化焙烧热行为及其产物X射线衍射(XRD)表征表明,石墨的添加降低了硫化焙烧的反应温度,通过C/S协同作用强化了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中锂的选择性浸出,且不产生SO_(x)等有毒有害气体.本工作结合硫化焙烧和碳热还原优势,为退役锂离子电池正负极材料的同步循环利用开辟了新思路,实现了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)中锂的高效选择性清洁提取和废石墨负极的循环利用.