云南省铟资源的合理开发

介绍了我国金属铟的资源、生产现状、应用及市场情况,论述了云南铟的资源及铟产业现状,对今后铟产业可持续发展提出建议。

废旧锂离子电池正极材料有价金属回收研究现状

近年来,随着“碳达峰”、“碳中和”等目标的提出,新能源电动汽车发展迅速,锂离子电池的需求量也随之剧增,而大量锂离子电池的使用也必将迎来锂离子电池爆发式退役,从而大量的废旧锂离子电池有待回收。锂电池大致可分为三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池四大类,目前主要的回收方法有火法冶金技术、湿法冶金技术。本文叙述了近年来上述四大类锂离子电池正极目标金属的回收研究现状,从流程的难易程度、目标金属的提取效率以及对环境是否产生污染性气体或废液等多个方面来分析各项工艺。最后,对不同冶金工艺的优缺点进行总结以及未来的前景进行展望。

低能耗熔盐电解金属锂电解槽的开发及研究

近年来,金属锂在全固态锂电池、铝锂合金制备中发挥着不可替代的价值,但金属锂生产成本仍然是生产企业需要解决的问题。因此,从降低能耗角度优化生产工艺及设备角度利用Solid Works三维建模电解槽结构,以及ANSYS仿真模拟软件对电解槽进行热场模拟及计算,得出最优设计方案。生产电解效率可达到91%,能耗在35 kWh/kg以下,抽氯和集锂装置可以自动运行,抽出氯气浓度90%,集锂效率可达到80%以上,且出锂量较为稳定。该设备可以更好的投入产业化生产,满足企业降低生产成本的需要,促进熔盐电解金属锂行业的发展。

从富铟渣提取金属铟的研究

对一种含铟渣进行了提取金属铟的条件和工艺研究, 研究了酸度、液固比、时间等因素对铟浸出率的影响, 不同酸度下铟及其他杂质的行为走向, 置换剂的选择及置换的工艺条件的探索. 研究结果表明, 控制合适的工艺条件: 中性浸出液固比6～8∶1, 温度80 ℃, 时间4～6 h;酸性浸出液固比8∶1, 温度80 ℃, 浸出时间为8～10 h;锌粉置换温度≥20 ℃, 时间 72 h, pH 1～1.5, 锌粉粒度80～120目可以高效地提取渣中的铟. 确定了从这种渣中提取金属铟的工艺流程, 并将其用于了生产实践, 铟的回收率大于85%, 取得了较好的生产效果和经济效益.

热镀锌渣真空蒸馏回收金属锌的研究

随着锌一次资源的减少,如何有效的回收利用热镀锌渣就显得十分重要。本文对热镀锌渣真空蒸馏回收金属锌的原理和工艺进行探讨,理论计算和实验均证实该法的可行性。工业试验表明,控制适当的条件,可以得到含锌大于99.9%的金属锌。采用真空蒸馏法处理热镀锌渣,符合建设资源节约、环境友好型社会的要求。

结晶法提纯钛白副产硫酸亚铁的数学模型与实验研究

针对硫酸法生产钛白粉过程中副产的硫酸亚铁,采用结晶法对硫酸亚铁进行了提纯。实验分析了结晶过程中杂质的残留及传质方式,同时考察了结晶次数、搅拌速率对硫酸亚铁结晶提纯的影响,并依据固液边界层扩散传质理论,建立了结晶提纯的理论模型。结果表明,结晶法能有效去除杂质(Mn、Mg、Zn、Ni);所建立的结晶提纯模型能较好地预测杂质浓度,尤其是低含量的杂质浓度;搅拌通过影响晶体与溶液间的固液边界层,进而影响杂质的残留,从而验证了结晶过程中杂质的传质方式。

等离子体冶金的现状与发展

冶金工业作为国民经济发展的支柱,常见的冶炼技术有火法、湿法、电渣重熔、电子束熔炼和等离子体冶炼。等离子体具有热性能高、能量集中、化学活性高、冷却速度快和反应气氛可控等特点,已广泛的应用于熔炼、精炼和表面冶金。本文综述等离子技术在熔炼、精炼和表面冶金等领域的研究进展。其中,等离子体技术在熔炼和精炼中具有产品纯度高、功率可调、气氛可控、转化率与热利用率高和环境友好等优势;等离子体技术在表面冶金中具有涂层微观组织稳定、可获得传统工艺难以制备的合金层等特点。针对当下等离子体冶金技术存在设备寿命短、工艺参数难控制、成本高及国内冶金工业应用较少等问题,提出相应的解决策略和分析。并指出优化等离子体设备的设计,提高自动化水平;结合等离子体数值模拟等手段找到最佳工艺参数,在提高生产过程稳定性和产物品质的同时降低能耗和维护成本以及开发更大功率的大型等离子体炬,实现等离子体技术在冶金工业中的大规模应用为未来的研究重点。最后,对等离子体冶金技术的发展方向进行展望。

真空蒸馏铟锡合金回收金属铟的研究

采用真空电阻炉对铟锡合金进行了实验研究。首先通过实验确定了较好的蒸馏时间和蒸馏温度范围。最后根据化验结果确定了对生产具有指导意义的实验条件,即对金属铟质量分数为90%的铟锡合金进行真空蒸馏时,采取的对生产具有指导意义的工艺条件为蒸馏温度1250℃,蒸馏时间60 min;蒸馏温度1300℃,蒸馏时间40 min;所得的金属铟的含铟量大于99%。

冶金法多晶硅光伏系统能量回收期与碳足迹分析

运用生命周期评价（LCA）方法对我国1MWP冶金法多晶硅光伏系统全生命周期的总能量需求、能量回收期和碳足迹进行计算分析。结果表明：1MWP冶金法多品硅光伏系统发电的总能量需求为1．84×10^7MJ、碳足迹1．43×10^6kg、能量回收期为3．98a；总能量需求和碳足迹主要来源于生产阶段，拆解回收处置阶段影响巨大；生产阶段中，平衡系统及辅件生产影响最大，太阳能级多晶硅生产其次；销材、电力、工业硅的用量和硅片回收率是影响总能量需求和碳足迹的关键性因素。

真空碳热还原煅白制取金属镁的工艺

采用物料氧化镁还原率、XRD、SEM 等手段与方法研究真空条件下煅白碳热还原温度、物料配比、碳热还原保温时间等对碳热还原煅白制取金属镁工艺的影响。结果表明：在30-100 Pa时，碳热还原温度高于1623 K后，氧化镁的还原率明显增加，有利于碳热还原反应的进行。随着焦煤还原剂与氧化镁摩尔比的增大以及碳热还原时间的延长，碳热还原反应反应速率加大，还原率提高，当碳热还原温度为1623 K、还原时间为4 h、配碳比为1.6时，氧化镁还原率超过99%。因此，选择适当的焦煤还原剂与氧化镁摩尔比值以及碳热还原时间，在温度高于1623 K条件下，将有利于碳热还原法炼镁过程的顺利进行与氧化镁还原率的提高。

冶金级硅氧气精炼过程杂质元素的热力学行为

杂质元素硼的去除是当前冶金法制备太阳能级硅技术中最重要的环节之一.本文研究了氧气精炼去除冶金级硅中杂质元素的热力学行为,通过氧化物标准生成吉布斯自由能,明确了Fe、Al、Ca、Cu、V、Ti、C、B、P等杂质氧化去除的难易程度,通过BO、B2O2、B2O3、BO2、B2O等气态硼氧化物热力学的研究,获得了平衡时硅中硼质量分数与硼气态氧化物平衡分压的关系.结果显示:BO的挥发性最大,1 750℃时,将冶金级硅中的杂质硼从5×10-6降低至0.1×10-6,体系内BO的平衡分压将从2.5 Pa降低至0.05 Pa,由此可知:氧气精炼时冶金级硅中的杂质硼主要以BO的形式挥发,且提高精炼温度更有利于硼的去除.

真空蒸馏法脱除金属铟中Cd、Zn、Tl、Pb的研究

通过理论论证了铟与镉、铊、铅、锌分离的可能性,研究了采用真空蒸馏的方法脱除镉、铊、铅、锌到4N精铟要求的工艺条件。实验表明,控制蒸馏温度1 000℃,恒温时间270 m in,可以将镉、铊、铅、锌的含量降到4N国家标准,整个过程中,金属铟的挥发率为9.44%。

真空蒸馏法从废杂锌锡合金中回收金属的工业试验

研究了真空蒸馏法分离废杂锌锡合金回收锌锡金属的工艺。工业试验表明,控制蒸馏温度900℃,时间8 h,处理量1200 kg,炉内残压40 Pa,可以得到99．9%的金属锌和85%的金属锡。

冶金法制备太阳能级硅研究进展

由于具有比西门子法成本、能耗更低以及环境更友好等优点,冶金法提纯和制备太阳能级硅正成为全球光伏产业的研究热点.全面总结了国内外冶金法制备太阳能级硅的技术和研究现状,并通过本课题组在湿法浸出、真空氧化精炼、真空挥发、真空脱气和真空定向凝固精炼方面所取得研究成果,分析了冶金法提纯过程中面临的技术难题和亟待解决的关键问题,最后指出了今后冶金法制备太阳能级硅的研究和发展方向.

热等离子体制备与球化超细难熔金属粉的研究进展

本文首先介绍了直流电弧等离子体制备纳米钨粉、纳米钼粉等难熔金属纳米粉的研究进展。该方法制备的难熔金属纳米粉具有纯度高、分散性好、粒径小且粒度分布均匀等特点,但难以连续制备,规模化生产难度大。其研究趋势是优化等离子体设备的设计,找到最佳的合成工艺。另外,重点叙述了射频等离子体球化难熔金属粉的研究现状。所制备的球形微粉球化率高,流动性、振实密度与松装密度等性能优异,能实现可控地连续化制备。指出了其研究重点为找到进料速率、载气速率与高球化率、高性能的产物之间的平衡,以更快的速率制备出高品质的产物。最后,对热等离子体制备与球化超细难熔金属粉向着高品质、低成本、大规模可控制备的发展方向进行了展望。

利用MIVM模型预测冶金级硅真空精炼过程杂质的挥发特性

运用分子相互作用体积模型预测了二元硅基熔体中Zn、Sb、Mg、Mn、Cu和Sn的活度系数.结合模型所得的对势能相互作用B参数和活度等热力学数据,计算了硅与各杂质元素形成的二元系蒸发系数和挥发速率,绘制出了硅基合金蒸馏过程中的气液相平衡图。研究结果表明,模型所预测的活度值与实验值吻合很好,真空精炼有利于Sb、Zn、Mg从硅熔体中分离,而Mn、Cu、Sn难以分离。硅中的各杂质的蒸发行为受其活度和温度的联合控制。本文通过对冶金硅中杂质挥发性质的研究,为真空提纯冶金级硅提供了可靠的理论依据。

熔剂精炼结合湿法处理提纯冶金级硅的研究进展

冶金级硅是生产多晶体硅的主要原料,而多晶硅主要用于太阳电池的制备。为了满足制备太阳电池的条件,需精炼冶金级硅以降低其中的杂质含量。熔剂精炼是一种相对能耗低,在杂质硼、磷去除方面具有一定优势的冶金级硅提纯技术,将熔剂精炼和酸浸处理结合起来的方法能进一步提高冶金级硅的提纯效果,对制备低成本太阳能级多晶硅具有重要影响。对目前熔剂精炼提纯冶金级硅的最新研究进展作了较为全面的阐述,详细介绍了国内外研究人员采用Ca-Si、Al-Si、Sn-Si、Cu-Si等熔剂体系精炼去除冶金级硅中杂质的方法、工艺及效果。采用熔剂精炼结合湿法处理提纯冶金级硅,通过调控析出成分,使得金属杂质或非金属杂质间形成易于在晶界处沉淀析出并溶于酸的化合物,实现熔剂精炼与湿法处理对杂质的强化析出及协同去除。最后对熔剂精炼结合湿法处理提纯冶金级硅进行了总结并对其发展做出展望。

高纯铜制备方法及研究进展

高纯铜因其优良的物理化学性质,在集成电路、半导体、航空航天等领域发挥重要作用。我国是铜生产与消费第一大国,但99.999%及以上高纯铜高效制备技术的缺乏制约着铜产业竞争力的提升,如何高效制备高纯铜是行业研究的重点。本文从高纯铜的制备方法及生产工艺出发,综述了电解、萃取、离子交换、真空蒸馏、区域熔炼等高纯铜制备工艺的研究现状,主要包括纯化机理、制备效率及提纯效果,着重归纳了添加剂、温度梯度、电流密度、保温时间等因素对制备高纯铜的影响。最后,通过对比湿法工艺与火法工艺的优缺点,重点探讨了火法真空蒸馏制备高纯铜的现状,并根据目前高纯铜制备的研究进展,展望了未来高纯铜制备的发展方向。

基于Na-BP-DME@C阳极的长寿命准固态钠-空气电池

钠-空气电池因其能量密度高、成本低而成为金属-空气电池领域的研究热点。然而,以金属钠为阳极的钠-空气电池存在钠枝晶生长、金属钠界面稳定性差以及金属钠的反应活性高等问题,限制了钠-空气电池的快速发展。为解决上述问题,将联苯钠与导电炭黑复合材料Na-BP-DME@C作为阳极,单壁碳纳米角(SWCHNs)作为催化剂,构建准固态钠-空气电池。基于Na-BP-DME@C阳极的准固态钠-空气电池表现出优异的电化学性能,其电压差为1.5 V,功率密度为3.32 mW/cm^(2),在0.1 mA/cm^(2)电流密度下可稳定循环459 h(约459次)。

镁熔体净化技术的研究进展

镁作为新兴轻质材料在汽车、3C和航空航天领域的应用逐渐普及,伴随行业节能减排的要求提升以及材料行业的迭代更新,镁及其合金所涉及的产业领域将会进一步扩大。而镁及其合金在铸造与变形加工前,镁熔体纯净度会对其性能产生巨大影响,如熔体纯净度低会显著降低合金的抗拉强度、伸长率等力学性能,导致合金出现炸裂、破损现象。为此,镁熔体的高效除气除杂净化技术成为研究热点。镁熔体净化作为镁熔炼过程中的重要环节,一直是科研工作者不断改进优化的研究课题。本文在简要介绍镁熔体中夹杂物来源的基础上,归纳了适用于镁熔体的熔剂净化、无熔剂净化、复合净化法及其净化效果,且对真空蒸馏法净化镁熔体的相关研究进行了探讨,系统综述了镁熔体净化技术研究进展,展望了该技术的未来研究方向。