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。

基于共存阳离子竞争吸附的稀土萃取过程界面盐效应

萃取过程的界面盐效应影响目标待萃离子与萃取剂分子间相互作用的微观机理一直是争论的焦点。本文采用LB膜、动态界面张力表征和分子动力学模拟等手段,研究了水溶液中与稀土离子共存的NH_(4)^(+)、K^(+)、Na^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Al^(3+)、Fe^(3+)等阳离子竞争扩散和界面吸附行为对目标稀土Er^(3+)离子的影响规律,探讨了界面盐效应的微观机制。结果表明:各种共存阳离子的水化能力及其竞争吸附行为差异是影响P507萃取剂分子与Er^(3+)离子间相互作用的重要因素。共存阳离子及其浓度变化不仅影响Er^(3+)离子向界面的扩散速率,而且影响其与P507分子的相互作用强度。在低盐浓度区,各种共存阳离子的影响服从NH_(4)^(+)>K^(+)>Na^(+)>Mg^(2+)>Ca^(2+)>Al^(3+)>Fe^(3+)顺序。共存阳离子的竞争水化效应是决定Er^(3+)离子向界面扩散速率的关键因素。在高盐浓度区,共存阳离子的影响与上述相反,服从Fe^(3+)>Al^(3+)>Mg^(2+)>Na^(+)>K^(+)>NH_(4)^(+)顺序。高浓度共存阳离子具有更强的竞争吸附效应,对Er^(3+)离子的扩散速率及其界面吸附产生明显的抑制作用。

非平衡态萃取分离相邻重稀土Er和Tm

采用P507萃取体系分离重稀土时,通常需要首先进行Er/Tm分组,但由于相邻重稀土Er、Tm性质极其相似,在热力学平衡态下很难实现两者有效分离。本文提出一种非平衡态萃取新方法,通过连续注入P507油滴,实现了相邻重稀土元素Er和Tm的强化分离。实验考察了有机相注入时间、料液pH、萃取剂浓度和皂化度、共存Mg^(2+)浓度等因素对Er、Tm分离的影响规律。结果表明:在萃取时间为60 min的非平衡态下,Er、Tm的分配差异最大,Tm/Er的分离系数最大可达到2.35,高于传统搅拌法达到萃取平衡时的分离系数。不同浓度的Mg^(2+)对Er、Tm萃取的促进与抑制行为影响不同,在非平衡态下调控适当的盐浓度有利于强化Er、Tm的分离。采用分子动力学模拟,对实验现象进行了解释。水相共存Mg^(2+)的盐析效应对Er和Tm离子扩散速率的影响存在明显差异,导致非平衡态条件下相邻重稀土元素离子的强化分离。

废旧镍钴锰酸锂正极材料的固相直接修复再生技术

近年来,随着新能源汽车领域的快速发展,锂离子动力电池的出货量不断增加,三元锂离子电池因其优异的高能量密度性能已被广泛应用于便携式电子设备和新能源汽车等领域。随着锂离子电池即将迎来“退役”高峰,镍钴锰酸锂正极材料作为锂离子电池中最为关键的电极材料之一,其高效绿色循环利用具有重要的资源、环境、经济及战略意义。目前传统的镍钴锰酸锂正极材料回收技术以火法冶金和湿法冶金为主,这些方法可以从废弃的正极材料中提取高附加值金属,但普遍存在污染大、能耗高、循环周期长等问题。固相直接修复再生技术能够直接对废旧正极材料进行修复,实现正极材料的结构、组分及电化学性能的有效恢复,因其具有工艺简单、绿色高效等优势而受到广泛的关注。围绕固相直接修复再生技术,系统阐述镍钴锰酸锂正极材料的失效机制和修复机理,详细分析焙烧温度、焙烧气氛以及补锂工艺对固相修复再生镍钴锰酸锂正极材料结构和性能的影响及其作用机理,并指出了目前固相直接修复再生技术存在的问题,展望了该技术的未来前景。

高温固相修复再生磷酸铁锂正极材料研究进展

磷酸铁锂电池作为广泛应用的锂离子电池之一,其关键电极材料的高效回收循环利用在资源、环境、经济等方面具有重要的战略意义。高温固相修复技术能够实现磷酸铁锂正极材料短流程、低成本、高效率、绿色环保的循环利用,获得了广泛的关注和研究。针对高温固相修复再生磷酸铁锂正极材料,介绍了此类材料的电化学性能失效机理,从锂补充、缺陷修复和强化锂的迁移等方面对磷酸铁锂正极材料的修复机理进行了分析;阐述了焙烧温度、保温时间、补锂量等修复再生工艺参数对高温固相法修复磷酸铁锂正极材料的影响;分析了表面包覆和离子掺杂对提升磷酸铁锂正极材料电化学性能的影响和机理;并对高温固相修复法修复磷酸铁锂正极材料的可控制备、杂质控制和材料改性等方面的未来前景进行了展望。

不同稀土氧化物对ODS-W和ODS-Mo合金粉末形貌和尺寸的影响

采用喷雾法(固液混合法)结合炭黑和氢气还原,成功合成含有不同类型纳米氧化物粒子的超细Mo(ODS-Mo)和W(ODS-W)粉末。结果表明,溶液浓度和稀土氧化物种类对ODS-Mo合金粉末的晶粒尺寸没有影响,但对ODS-W合金粉末的晶粒尺寸有明显的影响。所用稀土溶液浓度越高,ODS-W合金粉末的平均晶粒尺寸越小。此外,与掺杂CeO_(2)相比,掺杂La_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)的WO_(3)的还原产物晶粒尺寸相对较大。与未掺杂情况相比,ODS-Mo合金粉末的晶粒尺寸几乎没有变化,而ODS-W合金粉末的晶粒尺寸变大。这可能是由于钨氧化物与稀土氧化物反应形成的复合氧化物(如La_(2)WO_(6))的出现,促进ODS-W还原过程中钨晶粒的异相成核和长大;而在ODS-Mo的还原过程中,不存在由钼和稀土氧化物组成的复合氧化物。

气泡支撑油膜萃取富集铀矿地浸液中的低浓度铼

砂岩型铀矿地浸液吸附脱铀尾液中的铼含量极低(通常<0.1 mg/L),富集回收十分困难。本文提出一种以酸化叔胺N235为萃取剂,从砂岩型铀矿中性地浸液的吸附脱铀尾液中高效富集和回收极低浓度铼的气泡支撑油膜萃取新方法。考察了萃取剂N235浓度、酸化度、通油速率、水相开路流动连续负载等因素对铼萃取回收率的影响规律。结果表明:铼萃取回收率高达99%。经萃取-反萃后,铼在反萃液中的浓度可达1 g/L,铼的富集浓度是地浸吸附尾液的近15000倍,远高于采用树脂吸附法富集铼的浓度。采用气泡支撑油膜萃取法不仅可高效富集回收铀矿地浸液中的极低浓度铼,还可有效脱除有害氟离子,有利于提高前序吸附脱铀工艺的树脂使用寿命。该工作为处理砂岩型铀矿地浸液回收利用战略金属铼资源提供了一种新思路。

高纯超细碳化钛粉体制备

碳化钛(TiC)具有高熔点、超高硬度、良好的高温强度和化学稳定性等特点,广泛应用于刀具、磨料、涂层材料及复合材料的增强体等,在结构陶瓷中占有重要的地位。本研究采用碳热还原结合金属钙处理的方法,解决了在碳热还原TiO_(2)合成TiC的过程中,碳添加量难以控制、产物中游离碳含量较高的问题。主要研究钙配比、钙处理温度及处理时间对钙处理过程的影响。结果表明,当温度为1250℃、钙配比为1、钙处理时间为4 h时,制备出了高纯超细TiC粉体。金属钙作为脱碳剂和脱氧剂,提高了TiC粉体的纯度。此外,高温与高钙配比使TiC颗粒粒径明显增大,颗粒形貌呈立方体结构。

薄层油膜层流萃取分离浓盐酸介质中的铂钯铁

本文提出一种采用中性膦类萃取剂Cyanex 301分离浓盐酸中Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Fe(Ⅲ)阴离子的薄层油膜层流萃取新方法。利用PdCl^(2-)_(4)、PtCl^(2-)_(6)、FeCl^(-)_(4)在浓盐酸表面与Cyanex 301分子竞争相互作用的差异,实现了传统油滴分散搅拌萃取方式难以实现的Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Fe(Ⅲ)强化分离。考察了Fe(Ⅲ)浓度、盐酸浓度、H^(+)和Cl−浓度等对Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Fe(Ⅲ)萃取率及其相互间分离系数的影响规律。结果表明:由于浓盐酸表面Cl−富集、游离H^(+)浓度较低,Fe(Ⅲ)主要以H^(+)·FeCl^(-)_(4)离子对形式被Cyanex 301溶剂化萃取,而PdCl^(2-)_(4)以取代机理被萃取,PtCl^(2-)_(6)几乎无萃取。随浓盐酸体相中Fe(Ⅲ)浓度的增加,Pd(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的分离增强。Pd(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)之间的分离系数随Cl−浓度增加而下降,但H^(+)浓度增加对二者的分离几乎无影响。

铜冶炼烟气中单体硫生成影响因素的热力学分析

利用FactSage软件对铜熔炼的气相进行热力学平衡研究,分析烟气中单体硫生成的机理,详细考察了气相初始含量和温度等因素对平衡烟气中单体硫含量的影响规律,并为降低单体硫的含量提供了可行的技术方案。结果表明:CO对SO_2、H_2O具有还原作用,从而生成S_2、H_2S、H_2等气体物质。平衡烟气中单体硫含量随着CO和SO_2初始含量的升高以及H_2O初始含量的降低而升高。适当提高烟气温度对于减少单体硫的生成是有利的。在烟气中通入一定量的富氧空气可使单体硫的含量大幅下降,但通入过量的空气会降低烟气的温度,对单体硫的去除反而不利。

水热法制备不同形貌Bi_(12)TiO_(20)可见光光催化剂

以五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为原料,采用水热法,在无表面活性剂的条件下成功制备出不同形貌的Bi12TiO20晶体.利用场发射扫描电镜和X射线衍射仪对产物的微观形貌和晶体结构进行了表征,结果表明,以KOH和NaOH为矿化剂可以分别得到纳米网状和片状的Bi12TiO20晶体,两者属于立方晶系.另外,以模拟太阳光为光源、罗丹明B为目标降解物测试了样品的光催化性能,结果显示,水热合成的Bi12TiO20晶体比固相反应法合成的样品具有更好的可见光光催化性能,其中,基于纳米片状结构Bi12TiO20晶体的罗丹明B溶液,光照180min后的降解率可达78.2%.

高温熔盐体系惰性阳极与月壤电解制氧技术

目前,熔盐电化学冶金普遍采用炭素阳极,阳极CO_(2)产物是重要的碳排放源.若在高温熔盐体系中使用惰性析氧阳极,则可实现熔盐电解过程低碳排放.因此,开发适用于熔盐电解体系的惰性阳极至关重要,也是近年来国内外研究热点.本文首先综述了各种高温熔盐体系惰性阳极的研究进展,所涉及熔盐体系包括:铝电解氟化物盐、CaCl_(2)熔盐、碳酸盐和熔融氧化物等.另外,近年来月球开发利用受到广泛关注,太阳能驱动的月壤原位熔盐电化学制氧,将是支撑人类未来月面生存氧气需求的重要方法之一,故惰性析氧阳极不可或缺.因此,本文也简要综述了基于惰性阳极的月壤电解制氧技术.

高镍单晶正极材料的锂离子扩散动力学研究进展

高镍正极材料具有高的比能量和较长的循环寿命,是推动锂离子电池技术发展的关键材料之一。传统高镍正极材料的晶粒形貌是二次球粒子,其二次球结构在电化学循环中容易开裂,从而引起电化学性能的衰退和电池安全性问题。单晶化策略能够有效地提升高镍正极材料的长周期循环性能和安全性,缓解高镍正极材料的热稳定性、晶体结构及颗粒结构稳定性等问题。但是缓慢的锂离子扩散动力学导致高镍单晶正极材料倍率性能恶化和材料结构衰退,是高镍单晶正极材料面临的重大挑战。综述比较了单晶正极材料与传统二次球正极材料之间的结构及电化学性能的差异,分析了单晶正极材料稳定性机制,重点阐述了高镍单晶正极材料的缓慢的锂离子扩散动力学对其失效机制的影响,总结了现阶段研究者改善高镍单晶正极材料的锂离子扩散动力学的策略,提出了提升高镍单晶正极材料的锂离子扩散动力学未来的研究重点,为高镍单晶正极材料产业化研究提供理论指导。

镍酸锂系正极材料倍率性能的研究进展

为了获得更高的能量密度和更低的成本,高镍化和无钴化成为了镍基正极材料发展的趋势。在各类高镍无钴正极材料中,镍酸锂(LNO)系正极材料因具有较高的能量密度和较低的成本成为了研究的热点,然而其倍率性能较差,难以满足电动汽车、3C数码产品及储能领域日趋增长的快充需求。因此,如何提高其倍率性能,成为了亟待解决的关键问题。本文从原子-晶体-颗粒尺度出发,系统阐述了Li^(+)/Ni^(2+)混排、相变、非理想化学计量配比、颗粒形貌和界面副反应等因素对LNO系正极材料倍率性能的影响,并归纳出制约倍率性能的三个关键因素:体相结构稳定性、界面结构稳定性和锂离子扩散能力。为提高LNO系正极材料的倍率性能,基于以上制约因素提出结构优化(掺杂改性、包覆改性、结构设计)、体系优化(正极掺混、优化电解液添加剂)和工艺优化(优化合成工艺、优化循环制度)等改性策略。最后,基于LNO系正极材料的发展现状,指出了LNO系正极材料发展过程中面临的新挑战。

CCS铜冶炼厂转炉生产模式的实践

谦比希铜冶炼厂是依托云铜集团冶炼经验在海外建立的大型冶炼厂,采用艾萨炉-沉降电炉-PS转炉的工艺流程,转炉生产出的粗铜为最终产品,因此作为生产终端的转炉,生产模式的选取和控制十分重要。现用的PS转炉经过多年的生产,已经获取了很多技术进步和经验,但是为了达到更高的产能和效益,需要进一步优化生产指标,提高组织效率。介绍了谦比希铜冶炼厂的转炉系统和组织模式,并根据最近一年转炉技术攻关取得的数据,对不同生产模式下的吹炼效率进行了分析,得到了符合实际的优化方案。

二次铝灰处置及利用现状及其在炼钢中的应用

中国是铝生产和消费大国,伴随着铝产业的发展,原铝的制备、加工和再生过程中排放出大量铝灰(渣)危险固体废弃物,不仅对环境造成了污染,还存在着二次资源浪费的问题。针对二次铝灰的成分特点以及处理现状,综述了二次铝灰在钢铁行业中的应用及其制备成铝酸钙炼钢精炼剂的技术现状和发展趋势。利用廉价的二次铝灰制备成铝酸钙炼钢精炼剂作为炼钢辅助原料,可在一定程度上节约炼钢成本,同时也是目前缓解二次铝灰处置及利用问题的有效手段。