CaO固氟焙烧——盐酸浸出回收稀土钙热还原渣中稀土试验研究

采用氧化钙固氟焙烧—盐酸浸出法回收稀土钙热还原渣(还原渣)中的稀土和氟化钙,研究了氧化钙焙烧过程还原渣的转型机理、浸出过程的热力学和不同条件下稀土的浸出规律。热力学分析表明:升高温度能够促进氧化钙和氟化稀土反应生成氧化稀土和氟化钙;CaF_(2)的存在会抑制稀土元素的浸出,而高浓度的Ca^(2+)减少了F-溶出、促进稀土浸出。浸出试验结果表明:在一定范围内提高浸出温度、浸出时间、盐酸浓度、液固比均能促进稀土的溶出。适宜条件为:焙烧温度800℃、焙烧时间1.5 h、氧化钙与还原渣质量比为1∶1、球团直径10 mm、焙烧渣磨矿时间3min、浸出温度40℃、浸出时间1.5 h、盐酸浓度4 mol/L、液固比10∶1 m L/g。在上述适宜条件下,稀土浸出率达到95.44%;浸出渣CaF_(2)品位为97.02%,回收率为97.88%,实现了还原渣的高效综合利用。

高纯金属钪制备研究进展

稀土元素钪是一种重要的稀土元素,广泛应用于合金、陶瓷等结构材料及燃料电池电解质、射频滤波器等功能材料领域。本文以高纯金属钪的制备工艺展开探讨,先后介绍了氟化钪、无水氯化钪的制取方法,然后详细阐述了卤化钪的金属热还原工艺和粗钪高温真空蒸馏提纯中不同杂质的处理方法,接着探讨了金属钪深度除杂相关的区熔、电迁移、真空电子束熔炼技术。最后指出,无水氯化钪镁热还原制备金属钪相比氟化钪钙热还原技术具有温度低、环境友好、成本小等优势。未来,金属钪的制备研究可集中于金属热还原无水氯化钪进行,通过多次高温真空蒸馏和电子束熔炼脱除杂质元素,使高纯金属钪产品纯度达到4 N甚至5 N级别。真空电子束熔炼、接力区熔法等技术在超高纯金属钪及其他稀土金属的制备领域具有广阔的发展前景。

RE_2O_3-CaO-SiO_2-CaF_2-MgO-Al_2O_3系炉渣的凝固组织

为了综合利用富稀土高炉渣,利用扫描电镜观察并配合能谱分析和X射线衍射分析研究了RE2O3 CaO SiO2 CaF2 MgO Al2O3系炉渣于1400℃熔化并保温30min,再以1℃/min的冷却速度凝固后的组织。结果表明:在凝固过程中,绝大部分稀土富集于铈钙硅石(RE2O3·CaO·SiO2)相中;熔渣的凝固组织主要由铈钙硅石、枪晶石(CaF2·3CaO·2SiO2)、萤石(CaF2)和硫化钙(CaS)这4种相组成。

复杂铌矿高温还原熔炼-炉渣冷却结晶富集铌试验

针对白云鄂博铁铌稀土复杂多金属矿中铌矿相种类多、性质差异大、难以利用的难题,提出了复杂铌矿高温还原熔炼-炉渣控温冷却定向结晶富集铌新工艺,考察了碱度(CaO/SiO_(2)比值)、铁还原率、冷却速度对渣中富铌矿相粒度、形貌与组成的影响。结果表明,铌主要富集于铈铌钙钛矿相,碱度是影响结晶矿相组成的关键因素,而铁还原程度不影响结晶矿相组成。降低冷却速度可以有效提高富铌矿相粒度。

燃煤固体产物中元素分布特征

利用中子活化分析、原子发射光谱等元素分析方法研究我国典型低钙和高钙燃煤固体产物中的元素分布。结果表明 :亲硫元素与有机结合态元素 (As、Se、Sb、Co、Ni)从底灰—飞灰—结渣—沾污的含量依次增高 ,而稀土元素和放射性元素 (U、Th)则与之相反。在燃煤飞灰中 ,铁质颗粒中多数微量元素的含量高于钙质和硅铝质颗粒。

碳热还原条件下二氧化铈与碳的反应过程

将二氧化铈和石墨粉以１∶９的摩尔比配料，均匀混合并制团，在１５００～２０００℃的温度范围内及氩气保护下，于碳管炉内在不同温度下恒温反应１～４ｈ。利用ＸＲＤ和化学分析法确定反应产物的物相组成和二氧化铈的还原率，以探讨碳热还原过程中二氧化铈与碳的反应过程。结果表明：在本实验研究条件下，在１５００～１７００℃温度范围内，ＣｅＯ２被碳还原的产物为Ｃｅ２Ｏ３；１７５０～１８００℃温度范围内，ＣｅＯ２被碳还原的产物为Ｃｅ２Ｃ２Ｏ２；１８５０℃时，ＣｅＣ２即可迅速生成。ＣｅＯ２与碳的作用要经历ＣｅＯ２→Ｃｅ２Ｏ３→Ｃｅ２Ｃ２Ｏ２→ＣｅＣ２的反应过程。

碳热法生产稀土硅化物合金的物料性质(Ⅱ)——气孔率与抗压强度

测定了稀土矿加两种不同碳质还原剂的团块在常温下、773K焙烧后、1 573～ 1 773K分别焙烧后的气孔率与压制压力的关系 ,也测定了这两种团块在焙烧前、773K及 1 2 73～ 1 673K分别焙烧后的抗压强度与焙烧温度和时间的关系。

高磷稀土精矿的碳热还原过程研究

采用63kVA直流矿热炉,对高磷稀土精矿直接进行碳热还原,制备高品位稀土硅化物合金。冶炼过程中生成的废渣很少,炉底不上涨,炉内碳热还原反应进行得较为彻底,稀土几乎全部进入产品合金当中。同时,对稀土精矿中的主要有害杂质磷在冶炼过程中及在矿热炉内的行为进行了深入的研究,提出了最大限度减少磷进入产品合金的策略。实验得到的稀土硅化物合金具有独特的组织结构,与众不同的抗水化性,其粉化特性也与传统观点有较大的差异。

碳热法生产稀土硅化物合金的物料性质(Ⅰ)——热物性参数与电阻率

用非稳态热线法测定了碳热法生产稀土硅化物合金原料的导热系数 ,用激光脉冲法测定了稀土硅化物合金的导热系数、热扩散系数和比热容。在 2 88～ 1 573K内 ,原料的导热系数与温度的关系可表示为 :λ =2 .56×1 0 - 2 + 7.8× 1 0 - 4 T(W·m- 1 ·K- 1 ) ;在 2 88～ 1 2 73K内 ,稀土合金的导热系数与温度的关系可表示为 :λ =1 4.30- 7.4× 1 0 - 3 T(W·m- 1 ·K- 1 )。还测定了原料中两种稀土配碳团块在 773K和 1 2 73K焙烧后的电阻率。

低温空气中Ba_(3-x)P_4O_(13):xEu^(2+)黄白色长余辉荧光粉的制备和发光性能研究

采用传统的高温固相法在空气气氛中以相对较低的温度(1 173 K)合成了(Ba3-xP4O13:xEu2+)黄白色长余辉荧光粉.分析了荧光粉的晶体结构、发光特性、余辉衰减特性、热释光特性、热稳定性以及Eu2+实现自还原的机理.结果表明:在紫外或近紫外光源激发下,样品呈现峰值位于545nm的宽谱发射,属于Eu2+的5d-4f跃迁,样品发射黄白色.室温下,用波长254 nm的紫外灯激发样品后呈现黄白色长余辉现象,肉眼可见余辉时间长达30 min,通过热释光分析可算得样品产生余辉的陷阱深度约为0.67 eV.同时,本文对样品的热稳定性进行了测试,算得热激活能约为0.31 eV.此外由于Ba3P4O13晶体中存在大量的PO4四面体,样品可在空气氛围中实现Eu3+→Eu2+的自还原过程.

以豫南磷矿富集稀土并制饲钙的研究

研究了以豫南磷矿为原料，采用盐酸分解、铁屑还原、草酸沉淀、石灰乳和氨水中和二步法富集稀土元素及用石灰乳继续中和液制饲料级磷酸氢钙的新工艺。对工艺条件选择进行了试验研究，找出了最佳的工艺条件，二次富集物稀土品位达９０％左右，回收率在７０％以上，饲料级磷酸氢钙质量达国家标准，为豫南磷矿资源的开发利用提供了可行性依据。

PVC用酪氨酸镧的合成、复配及热稳定性能研究

以酪氨酸、硝酸镧和氢氧化钠为主要原料合成了酪氨酸镧。采用刚果红法、热老化烘箱法、电导率法、转矩流变仪等测定了酪氨酸镧及其与硬脂酸钙、硬脂酸锌复配后的热稳定性能。通过红外光谱探讨了酪氨酸镧的热稳定机理。结果表明,酪氨酸镧单独存在时具有较好的热稳定性能,可通过镧与氯的配位作用及氨基与HCl反应来减缓聚氯乙烯(PVC)热降解;与硬脂酸钙、硬脂酸锌等份数复配后,能更大程度地延长PVC热稳定时间,改善初期着色性。

姜黄素作为PVC热稳定剂的应用研究

采用刚果红法和红外光谱分析研究了姜黄素对聚氯乙烯(PVC)的热稳定作用,并与常用的热稳定助剂进行复配。以市售铅盐和钙/锌复合稳定剂为对比组,利用转矩流变仪、电子万能试验机等研究了复合体系的流变性能和力学性能。结果表明,3份姜黄素添加到100份PVC的静态热稳定时间为14 min;姜黄素可缓解PVC的氧化降解;姜黄素与月桂酸镧、硬脂酸钙存在明显的协同效应,复配比例约为1:0.8:0.5时静态及动态热稳定时间为50、47 min;其流变性能和力学性能与添加铅盐(添加量均为3份)基本一致,优于钙/锌复合稳定剂,其中动态热稳定时间远高于两者。

高纯金属镱的制备工艺研究

对镧热还原法制备金属镱进行了热力学和动力学分析,初步确定了工艺参数;以高纯氧化镱为原料,自制高纯金属镧为还原剂,高真空钽片炉为反应设备,1 200℃下多次蒸馏制得纯度为99.985%的金属镱,并分析了影响金属纯度的主要因素。

氢氧化钠焙烧钙热还原氟化稀土还原渣及其热力学分析

针对钙热还原氟化稀土还原渣,开展了直接酸浸实验、氢氧化钠焙烧-酸浸实验。结果表明,直接酸浸时稀土提取率约72%,而氢氧化钠焙烧-酸浸稀土提取率达92.3%。热力学分析和实验结果共同表明:在298~1300 K温度范围内,氢氧化钠与渣中DyF_(3)、CaCO_(3)和CaF_(2)反应,生成Dy2O_(3)、NaF、CaO、Na_(2)CO_(3)和CO_(2);氢氧化钠能将氟化稀土转化为氧化稀土,这是稀土提取率提高的主要原因。

非水溶剂电还原制取重稀土金属及合金的研究现状及发展

随着重稀土元素对铝、镁、铜、镍及钢铁等金属材料的功能化作用被广泛关注,使得作为战略性资源的重稀土元素在金属合金材料的应用领域拓展空间巨大.在此背景下,作为改性元素的重稀土金属及合金的市场需求必然猛增.由于重稀土单质自身的高熔点,混熔法、真空热还原法一直是生产制备重稀土金属及合金的主要方法,寻求一条低成本、高效、绿色的制备方法则至关重要.由于熔盐电化学还原法在生产低熔点轻稀土及合金工艺方面具有经济、高效等优势,近年来,通过熔盐电解方式直接制取低熔点的重稀土合金成为国内外学者研究的热点,从目前取得进展来看,具有广阔的发展前景.针对国内外重稀土金属及合金的熔盐电解法制取的研究现状进行了评述,从体系物理化学性质、电极过程机理、模拟计算等几个方面做了简要的总结和分析,以期对重稀土合金材料的制备研究提供有益的帮助.

稀土氧化物渣对铸造铁液净处理的实验研究

大量研究表明,稀土对石墨形貌、脱硫、去气、提高铁液纯净度以及减少或消除低熔点杂质(如砷、铅、铋等)的有害作用具有明显的效果。使用稀土或稀土合金处理铁液固然不错,但成本较高。故直接用廉价的稀土氧化渣对铁液进行净化处理,对节能降耗具有较大的实际意义。我国是稀土资源大国,稀土氧化渣是高炉冶炼富含稀土矿时排除的沪渣。国务院稀土办公室提出,在“八五”期间,我国的铸件稀土处理量要力争达到220万吨以上。

碳热还原白云鄂博稀选尾矿试验研究

文章采用正交试验考察反应温度、反应时间和料层厚度对碳热还原白云鄂博稀选尾矿的影响。结果表明,采用高挥发分含量的焦粉,有利于获得高金属化率的还原稀选尾矿。影响还原稀选尾矿金属化率的主次因素依次为还原温度、还原时间和料层厚度,最佳试验条件为:采用挥发分含量12.6%、粒度0~2 mm的焦粉做为还原剂,反应温度1 000℃、时间4.5 h、料层厚度10 mm。

稀土熔盐渣钙化焙烧酸浸及动力学研究

针对目前从稀土熔盐电解渣中回收稀土效率低的问题,提出CaO焙烧转型-盐酸浸出法回收稀土。该方法系统考察了焙烧温度、焙烧时间、CaO添加量,以及HCl浓度、浸出时间、液固比、浸出温度等对渣中稀土提取效果的影响,并对焙烧过程进行动力学研究。结果表明,在焙烧温度700℃,焙烧时间3 h,CaO与稀土熔盐电解渣质量比0.9∶1,盐酸浓度5 mol·L^(-1),浸出时间1.5 h,液固比15∶1,浸出温度50℃,浸出时间1.5 h的条件下,稀土浸出率达到99.03%。焙烧反应过程受化学反应控制,反应表观活化能E_(a)为65.46 kJ·mol^(-1),动力学方程为1-(1-x)^(1/3)=exp(5.31068-7874.03289/T)。

Oxygen vacancy engineering for tuning the catalytic activity of LaCoO_(3) perovskite

Herein, we attempted to engineer oxygen vacancies on the surface of LaCoO_(3) perovskite through simple post-treatments(acid or reductive thermal treatments). Acid treatment induces oxygen vacancies through the selective etching of the La cations, whereas thermal treatment in a reducing atmosphere generates oxygen vacancies by directly removing lattice oxygen. The characterization results confirm that the number of surface oxygen vacancies, which are crucial in various catalytic oxidation reactions,considerably increases in the LaCoO_(3) catalysts treated with acid or reducing gas. Acid treatment enriches the oxygen vacancies while maintaining the structure of the LaCoO_(3) catalysts, which can not be achieved through reductive thermal treatment. Therefore, the acid treatment is considered a promising technique for oxygen vacancy engineering of perovskite catalysts for tuning their catalytic activities. Furthermore,the catalytic activities of the posttreated LaCoO_(3) catalysts for CO oxidation were evaluated and are noted to be considerably better than those of the pristine LaCoO_(3) catalyst due to their abundant oxygen vacancies. Consequently, we conclude that the oxygen vacancies of perovskite catalysts can be effectively engineered via two simple methods and play a significant role in CO oxidation.