广东省稀有所二项科技成果获广东省科技进步奖

3月25日,广东省科技创新大会在广州召开,大会颁发了2019年度广东省科学技术奖。广东省稀有所牵头完成的2项科技成果"低成本清洁萃取分离稀土关键技术及应用"、"健康照明全光谱LED荧光材料及器件的研制与应用"荣获2019年度广东省科学技术进步奖二等奖。"低成本清洁萃取分离稀土关键技术及应用"成果由稀有所联合广东富远稀土新材料股份有限公司。

高铁磷复杂稀有金属矿中回收铁磷合金的探索实验

探索了采用"高温还原-磁选分离-熔分"工艺从高铁磷复杂稀有金属矿中回收铁磷合金的影响因素.研究结果表明:在温度1450℃、保温时间4h、m(碳酸钙)︰m(活性碳)︰m(原矿)=10︰12︰100的条件下将矿石还原,然后破碎至-0.178mm,在磁场强度0.1T下磁选,获得磁性产品和尾矿(稀有金属富集物).其中磁性产品中铁回收率为82.78%、磷回收率为64.49%,尾矿(稀有金属富集物)中稀土回收率为93.4%,铌回收率为45%,钛回收率达92.08%.磁性产品熔分后得到铁磷合金的主要指标达到GB3210-82FeP16牌号.

太平洋中部深海粘土中稀土钇的酸浸研究

对深海粘土中稀土元素钇的酸浸过程进行了探讨,考察了酸种类、酸浓度、液固比、浸出时间、浸出温度等因素对深海粘土中稀土元素钇浸出的影响。结果表明:盐酸与硝酸浸出效果相近,均明显优于硫酸;最佳浸出条件为:盐酸浓度2 mol/L、液固比4∶1、温度60℃、浸出时间60 min,此时钇浸出率可达94.53%。

光学硅橡胶表面低透气性涂层的制备与性能

通过合成折射率与白炭黑相匹配的苯基乙烯基硅油和苯基含氢硅油,以白炭黑补强,固化后获得光学透明的苯基硅橡胶,然后以四甲基己二胺为催化剂,使喷涂在苯基硅橡胶表面的有机聚硅氮烷(OPSZ)实现低温固化及硅质转变,获得具有低气体渗透性的致密涂层,并对涂层的光学性能、透氧量、抗硫化性能进行了测试和表征。结果表明:OPSZ涂层表面连续、均匀、致密,无裂纹和空隙,涂层断面致密均匀,无缝隙和裂纹,当涂层厚度低于32μm时,涂层与硅橡胶间的粘接力良好;固化后的OPSZ显示出优异的透明度、透光性能和气体屏蔽性能;在400~800 nm范围内透光率>92%;当涂层厚度达到12μm以后,透氧量降至1.4 cm^3/m^2,并保持不变,涂覆涂层后的封装灯珠均显示良好的抗硫化能力,硫化后光通量维持率在99.9%以上。当w(四甲基己二胺)>5%,在室温、相对湿度50%条件下放置24 h实现了硅质转化,提高加热温度和相对湿度,可以有效地缩短硅质转化的时间。

褐煤中伴生低品位锗资源化利用研究进展

随着战略性新兴产业的快速发展,社会对稀散金属锗的需求量日益增加。作为锗的一种重要矿产来源,含锗褐煤的资源化高效利用日益受到重视。本文主要介绍了我国褐煤中锗资源的储量、分布及利用现状,重点介绍了含锗褐煤中伴生低品位锗资源化利用技术研究进展。分析了锗资源化提取过程存在的问题,对褐煤中伴生低品位锗资源的高效利用提出建议。

N235萃取法从钒钛磁铁矿沉钒废水中回收钒

针对某钒钛磁铁矿沉钒废水中的钒被石灰直接中和导致钒资源被浪费等问题,研究了以N235萃取法从钒钛磁铁矿沉钒废水中回收钒,考察了萃取剂浓度、相比、初始pH以及反萃剂浓度等对钒萃取及反萃的影响。结果表明:沉钒废水经四级逆流萃取、五级逆流反萃,可获得钒浓度为28.83g/L的富钒液,经水解沉钒、煅烧,可获得YB/T 5304—2017冶金98级V2O5产品,钒总回收率为96.97%。生产中可将钒浓度相近的富钒液与酸浸液合并水解沉钒,从而实现了钒金属的闭路循环,提高钒的总回收率。

锂离子电池SiO_x/C/CNTs复合负极材料的制备及其电化学性能

通过机械球磨、喷雾干燥和高温热解制备锂离子电池SiO_x/C/CNTs复合负极材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪,对其物相组成、颗粒形貌及电化学性能进行了表征,并与SiO_x/C和SiO_x/C/石墨烯复合材料的性能对比。研究结果表明,CNTs的引入不仅可以增加复合材料的可逆容量,还可以有效提高材料的循环稳定性。SiO_x/C/CNTs复合负极材料在100mA/g下首次放电比容量为1 981.5mAh/g,循环100周后,放电容量仍有474.0mAh/g,倍率性能较优,具有良好的应用前景。

采用LIX984萃取废蚀刻液中铜的研究

针对现有氯化物体系废蚀刻液中铜难以电解回收利用的现状,采用LIX984作为萃取剂,探索其对废蚀刻液中铜的萃取及反萃转型性能.系统考察了萃取剂浓度、料液酸度、萃取时间等对铜萃取的影响,硫酸浓度、反萃时间等对铜反萃的影响,绘制了萃取及反萃等温线并模拟了多级逆流过程。结果表明,采用LIX984萃取铜时,为确保铜萃取回收率,应将废蚀刻液稀释至铜浓度接近0.5mol/L或以下。铜131.24g/L、氯231.6g/L,pH=2.45的废蚀刻液稀释4倍后,可直接采用20%(体积分数)的LIX984按相比O/A=4/1、萃取时间10min、萃取温度25℃条件进行萃取,经过5级逆流萃取,铜萃取率为97.1%,氯萃取率仅0.05%。负载铜有机相采用200g/L的硫酸溶液,按照相比O/A=6/1、反萃时间5min、反萃温度25℃条件进行萃取,经过7级逆流反萃,铜反萃率为98.62%。得到的含铜47.16g/L、氯0.18g/L硫酸铜反萃液可直接用于电解回收,得到满足GB/T 467—1997中产品Cu-CATH2要求的金属铜。

预歧化处理的高性能锂离子电池SiO/C负极材料

以SiO和蔗糖为原料,SiO经高温歧化反应处理后,通过机械球磨、喷雾干燥、高温热解工艺制备出具有优异电化学性能的锂离子电池SiO/C负极材料。经XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM结构分析表明,歧化反应处理的片状SiO包含非晶态SiO和纳米晶相Si、SiO_2,蔗糖热解形成的无定形碳包覆在细片状SiO的表面,组成球形SiO/C颗粒。电化学测试结果表明,预歧化处理的SiO/C复合材料的首次放电容量为1 314.6mAh/g,首次库伦效率达到71%;100周循环后的放电容量为851.2mAh/g,容量保持率达到78.5%,循环稳定性远高于未经歧化处理的SiO/C复合材料。电化学性能的提高归因于SiO预歧化反应及热解碳包覆。

黄铵铁矾渣的焙烧酸浸行为研究

对黄铵铁矾渣的组成结构及其焙烧酸浸行为进行研究,以达到使渣中的铟、锌和铁得到高效分离和利用的目的.由MLA分析推测黄铵铁矾渣的结构式为NH4Fe3（SO4）2（OH）6,渣中的铁主要包含在黄铵铁矾结构中,锌主要包含在水锌矾Zn[SO4]·H2O结构中.在680～720℃焙烧1.5h后酸浸,铟的浸出率大于82％,锌的浸出率大于95％,铁的浸出率小于10％,实现了黄铵铁矾渣中的锌、铟和铁的有效分离.

水杨酸钠和氨水作为络合剂合成LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料

同时采用水杨酸钠和氨水作为络合剂,通过共沉淀控制结晶法合成了Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,然后在750℃下烧结,制备出锂离子电池正极材料LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2。通过对混合硫酸盐溶液及Ni-Co-Al-C_7H_5O_3Na-NH_3-H_2O平衡体系作热力学计算分析,结果表明:在混合盐溶液中,Al^(3+)几乎完全被水杨酸根离子络合,在混合盐溶液泵入底液后,又能缓慢释放出Al^(3+)参与共沉淀反应;在共沉淀反应的最佳范围pH=10~11.5,最佳氨水浓度c(NH3)=0.1~0.3 mol/L范围内获得球形Ni_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)(OH)_2前驱体,以该前躯体合成LiNi_(0.80)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料,0.2 C首次放电比容量达175.1 mAh/g,70次循环后容量保持率为86.7%,具有优异的循环性能。

深海粘土硫酸浸出液中除铁试验

采用磷酸铁法对深海粘土硫酸浸出液进行除铁试验,考察磷酸用量、终点pH、沉铁温度等因素的影响,并与中和除铁进行对比。结果表明,磷酸铁法除铁最佳条件为:磷酸用量为理论值的1.2倍、除铁温度30℃、终点pH=2.5,除铁率达94.77%,重稀土Y^(3+)损失率仅1.37%,与中和沉淀法相比,除铁效果相近,但Y^(3+)损失率明显降低,且具有反应快、易过滤等优点。

锂离子电池用SiO/C负极材料的制备及性能研究

选择沥青、柠檬酸和蔗糖为碳源,通过机械球磨、喷雾干燥、高温热解工艺制备了不同的SiO/C复合材料。利用XRD、TG、SEM来研究用不同碳源制备的SiO/C复合材料的微观结构与形貌,结果表明,以沥青为碳源制备的SiO/C复合材料含有最高的碳含量。电化学测试结果表明,以沥青、柠檬酸和蔗糖为碳源制备的SiO/C复合材料首次库仑效率分别为62.7%、54.6%和53.6%,100次循环后比容量分别为661.7、565.1和322.8 mAh/g。由此说明,以沥青为碳源制备的SiO/C复合材料具备最好的电化学性能,原因主要是由于其含有最高的无定形碳含量。

沥青包覆Si/G/C复合材料的制备与性能研究

以沥青为包覆剂,通过喷雾干燥和高温热解工艺制备了一系列Si/G/C复合负极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及恒电流充放电测试(CC)等手段研究了沥青热解温度对Si/G/C复合负极材料结构、形貌以及电化学性能的影响。测试结果表明,前驱体分别在900、1 000、1 050、1 100、1 150、1 200℃分解,1 050℃分解得到的复合负极材料综合电化学性能更加优异,在100 mA/g的充放电电流下,其首次放电比容量为714.9 mAh/g,首次库仑效率为84.0%,循环30周后的容量保持率为84.9%。

基于石墨烯改性的Fe-Si@C/石墨烯复合负极材料

以商业Fe-Si、沥青作为原料,石墨烯作为导电剂,采用机械球磨和高温热解制得具有石墨烯和无定形碳包覆结构的Fe-Si@C/石墨烯复合负极材料。将以同样方法制备添加碳纳米管(CNTs)的Fe-Si@C/CNTs、不添加导电剂的Fe-Si@C及原料Fe-Si作为对比,分析比较各负极材料的电化学性能。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)和恒流充放电测试仪对复合材料的物相、颗粒形貌及电化学性能进行表征。结果表明,采用Fe-Si@C/石墨烯制备的电池的可逆容量得到了有效提升,同时表现出优异的循环稳定性和倍率性能,其首次放电比容量为916.3mAh/g,库仑效率为82.4%,200mA/g的电流密度下循环100周后放电容量稳定在600mAh/g左右。

硅碳复合负极材料的制备及电化学性能研究

采用机械球磨和喷雾干燥-热解法制备Si/C复合负极材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明:具有碳包覆结构的Si/C复合材料颗粒形貌近似球形。在100 m A/g的电流密度下充放电,首次放电比容量达到648.1 m Ah/g,首次充放电效率为77.2%,循环30周后,可逆比容量为528 m Ah/g。

喷雾压力对Si/C复合负极材料结构和性能的影响

通过机械球磨和喷雾干燥-热解法制得Si/C复合负极材料,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试等手段,研究了工艺参数喷雾压力对合成材料结构、形貌和性能的影响。结果表明:喷雾压力为0.25 MPa所制得的Si/C复合材料具有较优的综合电化学性能,当电流密度为100 mA/g时充放电,首次放电比容量可以达到687.0mAh/g,首次充放电效率为78.2%;30周循环后的放电比容量仍有619.8 mAh/g,容量保持率达到90.2%。

绿色有机锌在轮胎胎面胶中的应用

研究绿色有机锌在子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明:与氧化锌胎面胶相比,锌质量分数为0.4的绿色有机锌胎面胶的焦烧时间延长;硫化胶密度降低,压缩生热稍有降低,综合性能相差不大;相应成品轮胎的高速性能和耐久性能均提高。

滑石的矿物结构与浮选性能

滑石矿是在国民经济中占有重要地位的矿种之一,为给我国滑石资源的高效利用提供参考,系统研究了滑石的结构及其浮选性能。滑石为层状结构硅酸盐矿物,层间解离极完全,滑石晶体破碎解离后,有2个性质不同的面,基面疏水性较好,端面疏水性略差,滑石矿物具有非常好的天然疏水性。水介质中,碱金属离子Na^+、K^+会破坏滑石表面的水化膜,提高滑石的天然可浮性;多价金属离子存在时,会以金属离子、羟合络离子或氢氧化物沉淀的形式吸附在滑石表面,只有当氢氧化物吸附在滑石表面时,滑石受抑制,pH升高后,吸附在滑石表面的氢氧化物会脱落,滑石的天然可浮性恢复。煤油与起泡剂混合使用可以提高滑石的回收率,但由于煤油分散性差,浮选过程不太稳定,特别是煤油与松油醇共用时;胺类捕收剂在低pH条件下对滑石的浮选效果较好,高碱性下,胺类捕收剂在矿浆中的分散性变差,作用效果也会与煤油相似,严重影响浮选泡沫性能,恶化浮选效果;油酸不太适宜用于滑石的浮选,使用油酸时可考虑用多价金属离子做滑石的活化剂;阴离子型高分子抑制剂分子中的疏水基团会与疏水性的滑石基面通过范德华力产生物理吸附,而亲水性基团朝外,从而使滑石表面亲水而被抑制;多糖类抑制剂只能通过物理吸附在滑石表面;聚丙烯酰胺经N原子改性后,对滑石抑制效果显著。

南方离子型稀土中铀和钍的放射性调查及萃取分离

针对南方离子型稀土中铀、钍的放射性水平开展了调查,并根据南方离子型稀土生产过程中放射性元素铀、钍的分布、走向规律特点,首次提出采用环烷酸萃取剂预先萃取分离浸矿原液中的铀、钍。考察料液酸度、萃取相比、萃取时间、萃取剂皂化度及萃取级数对萃取的影响规律,并对反萃实验进行研究。实验表明:REO=1.75mol/L的稀土料液,采用15%环烷酸+15%异辛醇+70%磺化煤油(体积分数)萃取剂体系,在最佳萃取条件下:料液酸度pH为1.0~3.5,萃取时间10 min,萃取相比O/A=2:1,采用边萃取边皂化方式,按6 mL/min速度加入0.6 mol/L NaOH溶液(V_(NaOH):V_(extractant)=1:100)单级铀萃取率达98.6%,钍萃取率达33.3%,负载有机相采用5 mol/L盐酸按相比(O/A)20:1三级逆流反萃,铀、钍反萃取率均达100%。