有色金属资源循环研究应用进展

有色金属是国民经济发展的基础性材料,是国防军工和新科技革命的战略性物资。有色金属冶金面临严重的资源、能源和环境问题,已成为我国有色金属工业可持续发展的瓶颈。有色金属资源循环是国家战略性新兴产业发展的重要组成,是促进有色金属工业可持续发展的有效途径。本文系统介绍了有色金属资源循环的学科和理论基础,详细阐述了有色金属资源循环方法,并分析对比了国内外资源循环技术的应用进展。针对我国有色金属资源循环专门性科研机构-中南大学资源循环研究院,详细介绍了其在"城市矿产"绿色循环、稀贵金属清洁回收、资源循环过程强化和材料循环再造等方面的创新研究工作。最后,对有色金属资源循环未来发展前景和方向进行了展望。

新能源战略金属镍钴锂资源清洁提取研究进展

镍钴锂资源提取作为新能源汽车产业链开端环节,决定着其发展命脉。然而我国镍、钴原生矿产资源严重匮乏,且随着硫化镍矿日趋枯竭,国外红土镍矿已成为镍钴主要提取原料。火法高冰镍及湿法高压酸浸作为目前红土镍矿生产电池级硫酸镍的两大主流工艺,各有利弊,两大工艺的并行发展能够为硫酸镍的供应增加更多确定性,进而满足新能源领域对镍钴的庞大需求。我国锂资源丰富但赋存状态不佳,80%锂赋存于盐湖卤水中,长期依赖进口锂矿石。现行盐湖提锂技术中,纳滤法、反渗透、电渗析及吸附法等技术集成耦合所形成的新型提锂工艺,已被多个盐湖的产业化验证,具有广阔的推广应用前景。此外,新型协萃体系TBP/P507-FeCl_(3)的研发,基本解决了原萃取体系存在的问题,有望产业化推广应用。新能源汽车行业的蓬勃发展导致退役电池量呈指数上升,再生金属有望成为原矿金属资源的重要补充,但由于锂电正极材料种类繁多,目前回收系统并不完善。在正极材料的深度回收和处理过程中,浸出体系多采用酸碱体系,易造成二次污染。因此,应进一步研发新型浸出体系,以找到一种温和实用的浸出方法。综上,能源金属提取应以产品为导向,构建从资源到材料到电池应用及回收全生命周期技术体系,以先进技术控制紧缺资源,保障我国新能源行业可持续发展。

卡林型金精矿氧压渣中铁矾碱性分解及环保提金试验研究

卡林型金精矿酸性加压氧化预处理所得氧压渣中存在铁矾二次包裹金现象,采用环保型提金剂浸金,金浸出率约为81%。为了进一步提高金浸出率,考察了碱性体系不同工艺参数条件下氧压渣中铁矾分解规律及对金浸出率的影响,并确定了最优条件。结果表明:在pH值11.0~12.0、液固比4、搅拌速度400 r/min、时间3 h、温度90℃条件下,可实现对铁矾的高效分解。以优化条件下所得铁矾分解渣为原料,采用环保型提金剂作为浸金剂,金浸出率可达89.6%,表明碱性体系铁矾分解工序可有效打开铁矾对金的包裹,有效提高金浸出率。

含金酸渣硫脲体系清洁浸金研究

黄金具有重要战略意义和经济价值,目前工业上主要采用氰化法提金,但氰化法生产周期长,所用氰化物剧毒,若管理不善,存在潜在环境污染风险。以某黄金冶炼厂含金酸渣为研究对象,进行了硫脲体系浸金研究。结果表明:在常规强化搅拌硫脲浸出条件下,含金酸渣金浸出率仅83.17%;在超细磨强化硫脲浸出条件下,含金酸渣金浸出率达89%;推荐最优试验方案为强化搅拌浸出+一段超细磨浸出一次+二段超细磨浸出三次+强化搅拌浸出,该方案含金酸渣金浸出率达95.04%,可实现含金酸渣中金的清洁深度提取,为非氰提金工艺工业化应用提供理论和技术支持。

印尼某褐铁型红土镍矿工艺矿物学及选矿工艺的研究

高压浸出工艺处理红土镍矿的技术日渐成熟,显著提高了全球低品位红土镍矿的开发利用率。印度尼西亚作为镍资源最丰富的国家,褐铁型红土镍矿被广泛开采。对该类型红土镍矿开展详细工艺矿物学研究,进行系统化学分析、X衍射分析及光学显微镜分析等。分析表明,该红土镍矿中镍主要分布在-0.074 mm粒径,在铁矿物中的赋存占比达96.60%;铬主要分布在-0.55 mm粒径,在铬铁矿和尖晶石中的赋存占比为56.29%。在此基础上,采用“分级—螺旋溜槽—摇床—磁选”的工艺,能先选别富集铬铁矿,精矿中Cr的品位和铬铁比分别达到20.69%和2.55。同时原矿浆在絮凝剂60V用量90 g/t时高效絮凝浓缩,为后续浸出高压车间奠定基础。

从红土镍矿湿法废水中回收镁和锰

红土镍矿湿法冶炼工艺被广泛应用于工业生产,伴随产生大量含Mn^(^(2+))、Ca^(2+)、Mg^(2+)等有价金属的废液,选择性回收不仅能提高经济效益,还能降低废液处理的难度。以CO_(2)为碳源,NaOH作pH值调节剂,在NaOH浓度10%、反应时间15min、液相pH=6.6的条件下能选择性回收废液中的锰,制备含Mn41%、Ca2.5%、Mg0.8%的粗级碳酸锰。回收锰后的废液进一步用0.5mol/L碳酸钠溶液调节pH值至10,回收液相中的Mg^(2+)。此回收工艺能提高经济效益,减少湿法冶炼工艺的碳排放量,具有较高的绿色、经济应用前景。

低温碱浸高钛渣脱硅去除钛合金中的Ti_(5)Si_(3)相

利用低温碱溶液及熔体浸出对两种不同的高钛渣进行脱硅,研究温度、时间及氢氧化钠溶液浓度对脱硅率的影响。熔体除硅可导致高钛渣中的钛损失。用4 mol/L的氢氧化钠溶液浸出高钛渣,在温度为80℃、搅拌速率为600 r/min及保温时间为300 min的条件下,国内高钛渣中硅含量由0.96%(质量分数)降低至0.29%(质量分数),脱硅率为69.8%。在相同条件下,进口的高钛渣中硅含量由1.11%(质量分数)降低至0.12%(质量分数),脱硅率为89.2%。对采用镁还原高钛渣得到的合金粉末进行烧结,制备钛合金,并对合金进行表征。结果表明,钛合金中的Ti_(5)Si_(3)相已成功去除,此外,对两种高钛渣原料进行对比分析,并利用热力学软件对脱硅原理进行分析。

高钛渣还原的氢化钛合金粉一步烧结制备高强钛合金

提出一种直接利用高钛渣制备高强钛合金的方法。先用镁粉还原高钛渣制备氧含量为1.3%(质量分数)的合金粉末,再将合金粉末在600 MPa压力下压制成小圆柱体,最后在氩气下烧结成钛合金产品。对还原粉末进行表征,研究烧结温度对烧结合金的烧后密度、抗压强度、显微组织和硬度的影响。结果表明,随着烧结温度由900℃升高至1200℃,钛合金的密度增加,孔隙率降低,实现较好的烧结致密化(1100℃为98.65%,1200℃为99.41%),在1100℃时硬度达到HV 655.7,压缩强度为1563 MPa。

氢气辅助镁还原-烧结制备Zr-2.5Nb合金

传统的克劳尔方法制备锆铌合金存在工艺流程长、易被杂质元素污染等问题。本文提出一种利用氢气辅助镁还原-压制烧结直接制备锆铌合金的新工艺。以Zr-2.5Nb为目标合金,在氢气气氛下利用镁粉还原金属氧化物Zr O2和Nb2O5的混合物,成功制备出氧质量分数低至0.038%的Zr-2.5Nb氢化合金粉末,之后对制备出的合金粉末进行冷等静压-烧结,制备Zr-2.5Nb合金。对制备出的合金粉末的元素含量、形貌及粒度进行了分析,探究了烧结温度对合金性能的影响。结果表明:合金粉末中Nb质量分数为2.29%,平均粒度为61.88μm。当烧结温度为1400℃时,合金产品致密度和硬度分别达到最大,分别为95.36%和250.3 HV,合金的压缩强度在1300℃时达到最高值1059 MPa。制备出的合金硬度和压缩性能均满足美国工业核级锆合金标准。