2020年第4期目录
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    重有色金属
  • 张正阳,王海北,孙留根
    摘要:
    研究了利用316L不锈钢做阴极时,二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的机理和影响因素。利用循环伏安法、计时电量法研究了二氧化硫在316L不锈钢电极上的还原机理,提出二氧化硫经历了4个电子4个质子的还原过程。通过离子膜反应器分别考察了电流密度,阴极液酸浓度对二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的影响。当二氧化硫浓度5 g/L、硫酸浓度0.5 mol/L、电流密度126.98 A/m2、电解时间3 h时,二氧化硫转化为硫磺的转化率为73.42%,空时产量0.64 kg/(m3?h),单位能耗9.64 kWh/kg。
  • 楚立军,苏秋琼,罗远辉,袁学韬,莫毅,李晓彤
    摘要:
    采用N235萃取含氟、氯的锌浸出液,氟、氯被萃取到有机相中,锌留存于萃余液中,锌萃取率低于5%,氟脱除率高于80%,氯脱除率高于94%。在N235有机相中加入异辛醇,萃取、水洗、反萃温度控制在40~45 ℃,可避免出现有机相乳化和分相时间长的问题。萃余液中锌、氟、氯浓度分别为55.54、0.011、0.082 g/L,可返回锌冶炼系统配入浸出、净化或送锌电解配液。
  • 曾军,陈进中,叶有明,蔡井泉
    摘要:
    采用P204作为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,从锰钴镍溶液中二级萃取分离锰,有机相反萃取富集锰,考察各因素对锰萃取率及分离系数的影响并确定最优条件。结果表明,在室温下,一级萃取相比O/A=2.5,P204含量30%,pH=3.5,皂化率30%,锰萃取率为62.39%;二级萃取在P204含量30%,皂化率30%,O/A=2,锰的总萃取率达98.06%,锰与钴、镍分离系数分别为90.11、92.33。萃取液经硫酸反萃洗钴镍,按相比O/A=10,酸度70 g/L,可洗去85%以上的钴和镍。洗钴镍后液经硫酸反萃锰,按相比O/A=4,酸度110 g/L,可反萃98.27%的锰,反萃液钴、镍的浓度小于0.5 g/L。
  • 吕建芳,洪庆寿,刘勇,刘牡丹,马致远,吕先瑾,陈志强
    摘要:
    针对废弃电路板冶炼烟灰的特性,提出了碱性焙烧—水浸—熔炼综合回收工艺,通过添加碱性剂将烟灰中的金属溴氯化物转化为氧化物,实现了有价金属与溴的高效分离。探索了焙烧温度、加碱量、碱性剂类型对浸出渣组成及脱溴率的影响。在焙烧温度650~800 ℃,碱性剂氢氧化钠加入量为烟灰质量25%的优化工艺条件下,溴脱除率达到90%以上。滤渣主要组成为PbO、ZnO、CuO等金属氧化物和碳,结晶盐中的主要杂质为F、Al、S和K,NaCl和NaBr的含量达到90%以上。
  • 徐小锋,李冲,崔沐,宋珍珍
    摘要:
    采用回转窑氧化焙烧—酸浸工艺回收杂铜阳极泥金属铜,研究了不同试验条件对铜浸出率的影响。结果表明:在氧化焙烧温度700 ℃、焙烧时间20 min、原料粒度-5 mm、空气流量0.5 L/min的条件下,铜浸出率高达97.10%,镍浸出率>90%,大部分铅、锡、锑、铋及贵金属金、银、钯残留在浸出渣中,可以作为后续提取有价金属及贵金属的原料。
  • 轻有色金属
  • 王俊伟,周云峰,方斌,邱仕麟,王俊青
    摘要:
    通过计算机模拟仿真研究复合稳流综合节能技术对铝电解过程中阴极铝液内水平电流的影响。结果表明,以高导电方钢为核心的复合稳流综合节能技术可明显降低阴极铝液内水平电流大小,降低电解质—铝液界面变形,提高电解槽内磁流体的稳定性,以此来降低槽电压和提高电流效率,达到节能降耗的作用。为验证仿真模拟结果,在某企业300 kA系列电解槽进行复合稳流综合节能技术工业化试验,采用以高导电钢棒为核心的复合稳流综合节能技术,电解槽内水平电流降低明显,获得了非常小的铝液界面变形量,电解槽生产运行稳定性明显提高,吨铝直流电耗较系列传统槽、201技术槽、双钢棒技术槽都低。
  • 刘子意,黄芳,刘学金,路坊海,金会心,徐春,陈玉道,龙文杰,马海珠
    摘要:
    采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜背散射电子成像(BSE)技术和电子能谱分析技术(EDS)对拜耳法生产氧化铝过程中高压溶出和蒸发工序结疤物质矿物特征、沉积结构及形成机理进行系统研究。结果表明:结疤物质形成可划分为早期沉积作用和晚期沉积作用,高压溶出工序结疤物质是以粗结晶赤铁矿、钙钛矿、针铁矿为主的化学结晶,这些粗结晶在高压溶出阶段分别垂直各自管壁生长,在管壁上形成密集粗大晶簇,之后残留粗结晶与溶液通过再结晶形成结疤填隙物,主要为细粒铝针铁矿、钠硅渣、氢氧化镁、钙镁硅渣、水化石榴石和橄榄石等组分,是以早期沉积作用为主。蒸发工序结疤物质因晚期沉积作用而形成,早期大量易结晶杂质组分结晶析出后,残余组分发生物理沉积,沉积初始形成结构松散、具有流动性的微细粒或隐晶质碳酸钠和钠硅渣基体,之后再析出钛酸钙铁、铁石榴子石、碳酸钠等晶体,沉积物最终固化形成结疤。
  • 稀贵金属
  • 周忠仁,华一新,张英杰,董鹏,杨宗洋,乔靖函,马久辉
    摘要:
    为研究硅/钛摩尔比对熔盐电解制备硅钛合金组分及形貌的影响,以等摩尔比的CaCl2-NaCl熔盐为电解质,通过改变电解原料中硅/钛摩尔比,在槽电压2.4 V、电解温度700 ℃下电解5 h获得电解产物。结果表明,当硅/钛摩尔比分别为20︰1、25︰1和50︰1时,电解产物均为单质Si和TiSi2合金,微观形貌分别为50~100 nm纳米线和50~200 nm微粒混合、30~50 nm纳米线和100~250 nm微粒以及粒径0.2~2.5 μm的块状颗粒。
  • 张伟,吴才贵,张俊峰,高艳芬,周科华,曹洪杨
    摘要:
    提出从锌精矿中回收制备高纯镓的工艺流程,分别从锌精矿到含镓冶炼渣的初级富集、含镓冶炼渣到粗镓生产和粗镓到精炼提纯制备高纯镓三个阶段进行分析。初级富集阶段选用二段逆流加压浸出锌精矿,中和置换工艺得到含镓大于0.25%的含镓锌粉置换渣;粗镓生产选用预中和萃取除铁、P204+YW100共萃镓锗、高酸反萃镓、扩散渗析分离酸镓、渗析残液硫化除杂、中和沉镓工艺得到含镓20%~40%的镓精矿,镓精矿经碱溶造液、硫化除杂、电解、洗涤得到含镓品位小于99.99%的粗镓;粗镓提纯生产选用二次电解精炼、真空蒸馏和区域熔炼制备含镓品位大于99.999%高纯镓。
  • 鲁兴武,李守荣,张恩玉,程亮,李俞良,牛永胜
    摘要:
    采用硫代硫酸钠为含铼污酸的沉淀剂,考察了硫代硫酸钠用量、反应时间和温度对铼和铜沉淀率的影响。在硫代硫酸钠用量1.15%、140 min、70 ℃的最优条件下,可有效实现污酸中铼和铜的深度沉淀,其沉淀率均为99%以上。表明本工艺实现污酸中铜、铼等有价成分提取分离在技术上是可行的。
  • 材料与设备
  • 秦磊,包申旭,张一敏,罗勇鹏
    摘要:
    页岩提钒尾渣和赤泥等固体废弃物的大量堆存,会给周围环境带来严重威胁,亟待综合处理。页岩提钒尾渣和赤泥均含有硅酸盐、铝硅酸盐矿物,具有作为制备地聚物原料的可能性。对页岩提钒尾渣和赤泥进行煅烧活化,再在碱激发剂的作用下制备地聚物。研究表明:混合煅烧能有效提高页岩提钒尾渣和赤泥的活性,增强地聚物强度。在页岩提钒尾渣与赤泥质量比为4︰6时,制备的地聚物七天抗压强度能够达到32.41 MPa,满足MU30普通混凝土小型砌块的强度要求。为协同利用多种固废提供了可供借鉴的方法。
  • 唐明洁,张荣荣,刘少葵,刘勇奇
    摘要:
    以含锰反萃液为原料,经针铁矿法除铁、硫化除重金属、碳化、洗涤制备了合格高纯碳酸锰。考察了终点pH、反应温度对除铁率的影响和(NH4)2S加入量、温度、反应时间对重金属去除率的影响,结果表明:在pH=4.0、反应温度95 ℃的条件下可将铁除至1.5 mg/L以下;除铁滤液加入2.2倍计量比的(NH4)2S,在反应温度35 ℃、反应时间60 min的条件下Ni、Co、Zn可降低至1 mg/L以下;除重金属滤液加入碳酸氢铵调节pH在7.0~7.2,过滤、洗涤,获得满足HG/T 2836—2011(Ⅰ型)产品标准的合格高纯碳酸锰,锰回收率为93.9%。
  • 田立宁,王琳博,王辰,陈哲,张钰
    摘要:
    利用凝胶限域—阴离子交换法制备了CdS/SiO2复合材料,采用XRD、SEM、HRTEM、BET、UV-vis和GC对其结构、物性及可见光催化产氢性能进行了表征,并与水热法及常温沉淀法制备的CdS纳米粒子进行了性能比较。结果表明,利用SiO2凝胶限域制备的CdS粒径为3~7 nm,CdS/SiO2比表面积可达68.99 m2/g,其吸收带边红移至605 nm。在无助催化剂的条件下,CdS/SiO2的光催化产氢速率达到1 925.29 μmol/(h?g),分别为水热法及常温沉淀法的47倍和2.3倍,且光催化循环稳定性更优。
  • 温培忠,柳忠彬,谢君科,王欢
    摘要:
    为提高锂精渣颗粒在气固流化床中的燃烧效率及延长颗粒的停留时间,基于CPFD理论详细研究了气流速度、质量流和压力等对颗粒在流化床中停留时间的影响,并分析锂精渣颗粒在流化床提升管内轴向高度颗粒浓度的分布情况。结果表明,在质量流一定的情况下可以通过增加气流速度来提高颗粒的停留时间;在相同气流速度下可以通过降低质量流来提高颗粒停留时间;进气压力对颗粒的停留时间影响很小;通过提高气流速度可以显著提高颗粒在密相区的停留时间。
  • 张英杰,周忠仁,董鹏,张举峰,夏广辉,施晗程
    摘要:
    为研究钛含量对硅钛复合材料储锂性能的影响,将钛质量百分数含量分别为3.3%、6.4%和8%的硅钛复合物组装成锂离子电池负极并测试其电化学储锂能力。结果表明,钛的加入未改变活性物质硅的嵌/脱锂反应电位,但对负极的储锂能力影响显著。随着钛含量的增加,硅钛复合物的首次嵌锂比容量降低,首次库伦效率增大,当钛含量为8%时,负极的储锂能力最佳:首次嵌锂比容量为2 107.02 mAh/g,首次库伦效率为89.95%,经过经50圈循环后,容量保持率高达80.72%,平均衰减率仅有0.38%/圈。
  • 环境工程
  • 董凯伟,白云龙,谢锋,畅永锋,王伟,路殿坤
    摘要:
    氰化浸出工艺至今仍是占绝对统治地位的提金方法,金矿石中常常伴生含量不等的各类杂质金属矿物,导致氰化物消耗和氰化尾液中氰化物含量显著增加。目前普遍应用的氰化废水净化工艺对处理简单的含游离氰化物的废水是非常有效的。如果矿石中存在其他有价金属如铜等,则氰化物将流失于尾矿、尾渣中难以有效回收,杂质元素的存在增加了高氰化物的消耗,严重时甚至使整个金氰化回收工艺失效。针对黄金矿山含氰废水的性质和特点,已研究开发了多种回收技术和方法。由于各种杂质金属的累积效应,含氰废水直接返回工艺通常很难实现。AVR法及由此技术衍生的方法如硫化物沉淀技术生产成本较高、且不能有效回收含氰废液中的有价金属。受制于对氰化物的吸附能力,活性炭只能处理低氰废水。树脂吸附和溶剂萃取工艺可以针对含氰废水性质进行合理的选择性设计,但通常生产成本较高,操作工序繁琐复杂。采用液膜和其他如渗析法等技术仍然处于实验室研究阶段,能够有效应用于工业实践的氰化废液回收技术仍有待开发。
  • 张晓,陈晨,程婷,王津南,叶晨昊,邓琴
    摘要:
    从试验数据分析出发,基于经典Langmuir吸附等温线方程,通过引入虚拟重金属离子和平衡吸附面积分配参数的概念,并将传统的平衡吸附量概念转化为平衡吸附面积,成功建立了可用于分析重金属离子在沸石材料上多元吸附过程的改进式半经验吸附等温线方程和数据分析方法并应用到重金属元素(Cu,Pb,Cd,Ni)在合成沸石上的吸附过程,结果令人满意。方程拟合结果表明:在一元吸附体系下,四种重金属离子的极限吸附面积顺序依次为Ni2+ >Cu2+>Pb2+>Cd2+。在多元吸附体系中,由于重金属离子间的相互干扰,重金属离子的总极限吸附面积均小于各重金属离子在一元吸附体系下的极限吸附面积之和。在任何多元吸附系统中,无论初始浓度高低,Cu离子均占有吸附面积分配的优势,且随着初始浓度的增加其优势愈加明显或至少保持相对稳定。Pb离子的竞争优势主要体现在较高初始浓度,并且也随着初始浓度的增加而增加。Cd离子和Ni离子的优势地位则主要体现在较低初始浓度,且随着初始浓度的增加而逐步降低。
  • 徐玲玲,杨洪英,周义朋,黎广荣
    摘要:
    生物浸出工艺以其经济、高效和环境友好等优势,在低品位、复杂铀矿处理中受到青睐,根据矿石性质、工艺条件等采用不同的微生物。对微生物浸铀工艺主要采用的微生物种类及其生长特性、浸铀原理以及实际应用进行综述,阐述了铁/硫氧化过程、生物铁载体、低分子量有机酸及胞外多糖对铀溶解的作用。
  • 冶金史
  • 席光兰,李延祥
    摘要:
    青海都兰县塔温搭里哈遗址是一处重要的诺木洪文化遗址,属于甘青地区晚期青铜时代遗址。对遗址的37件铜器进行了SEM-EDS和金相检测分析。结果显示,铜器有红铜和铜锡合金两种材质,红铜残器有19件,铜锡合金残器有17件;铜器加工工艺有铸造、铸后热锻、铸后冷加工等工艺,铜刀等工具类铜器都使用了铸后热锻或冷加工工艺,其它铜器为铸造工艺。这是首次对诺木洪文化铜器进行分析检测,可为研究诺木洪文化铜器的制造技术提供依据,进而为探讨甘青地区晚期铜器的技术及其发展变化提供依据。
    重有色金属
  • 张正阳,王海北,孙留根
    摘要:
    研究了利用316L不锈钢做阴极时,二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的机理和影响因素。利用循环伏安法、计时电量法研究了二氧化硫在316L不锈钢电极上的还原机理,提出二氧化硫经历了4个电子4个质子的还原过程。通过离子膜反应器分别考察了电流密度,阴极液酸浓度对二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的影响。当二氧化硫浓度5 g/L、硫酸浓度0.5 mol/L、电流密度126.98 A/m2、电解时间3 h时,二氧化硫转化为硫磺的转化率为73.42%,空时产量0.64 kg/(m3?h),单位能耗9.64 kWh/kg。
  • 楚立军,苏秋琼,罗远辉,袁学韬,莫毅,李晓彤
    摘要:
    采用N235萃取含氟、氯的锌浸出液,氟、氯被萃取到有机相中,锌留存于萃余液中,锌萃取率低于5%,氟脱除率高于80%,氯脱除率高于94%。在N235有机相中加入异辛醇,萃取、水洗、反萃温度控制在40~45 ℃,可避免出现有机相乳化和分相时间长的问题。萃余液中锌、氟、氯浓度分别为55.54、0.011、0.082 g/L,可返回锌冶炼系统配入浸出、净化或送锌电解配液。
  • 曾军,陈进中,叶有明,蔡井泉
    摘要:
    采用P204作为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,从锰钴镍溶液中二级萃取分离锰,有机相反萃取富集锰,考察各因素对锰萃取率及分离系数的影响并确定最优条件。结果表明,在室温下,一级萃取相比O/A=2.5,P204含量30%,pH=3.5,皂化率30%,锰萃取率为62.39%;二级萃取在P204含量30%,皂化率30%,O/A=2,锰的总萃取率达98.06%,锰与钴、镍分离系数分别为90.11、92.33。萃取液经硫酸反萃洗钴镍,按相比O/A=10,酸度70 g/L,可洗去85%以上的钴和镍。洗钴镍后液经硫酸反萃锰,按相比O/A=4,酸度110 g/L,可反萃98.27%的锰,反萃液钴、镍的浓度小于0.5 g/L。
  • 吕建芳,洪庆寿,刘勇,刘牡丹,马致远,吕先瑾,陈志强
    摘要:
    针对废弃电路板冶炼烟灰的特性,提出了碱性焙烧—水浸—熔炼综合回收工艺,通过添加碱性剂将烟灰中的金属溴氯化物转化为氧化物,实现了有价金属与溴的高效分离。探索了焙烧温度、加碱量、碱性剂类型对浸出渣组成及脱溴率的影响。在焙烧温度650~800 ℃,碱性剂氢氧化钠加入量为烟灰质量25%的优化工艺条件下,溴脱除率达到90%以上。滤渣主要组成为PbO、ZnO、CuO等金属氧化物和碳,结晶盐中的主要杂质为F、Al、S和K,NaCl和NaBr的含量达到90%以上。
  • 徐小锋,李冲,崔沐,宋珍珍
    摘要:
    采用回转窑氧化焙烧—酸浸工艺回收杂铜阳极泥金属铜,研究了不同试验条件对铜浸出率的影响。结果表明:在氧化焙烧温度700 ℃、焙烧时间20 min、原料粒度-5 mm、空气流量0.5 L/min的条件下,铜浸出率高达97.10%,镍浸出率>90%,大部分铅、锡、锑、铋及贵金属金、银、钯残留在浸出渣中,可以作为后续提取有价金属及贵金属的原料。
  • 轻有色金属
  • 王俊伟,周云峰,方斌,邱仕麟,王俊青
    摘要:
    通过计算机模拟仿真研究复合稳流综合节能技术对铝电解过程中阴极铝液内水平电流的影响。结果表明,以高导电方钢为核心的复合稳流综合节能技术可明显降低阴极铝液内水平电流大小,降低电解质—铝液界面变形,提高电解槽内磁流体的稳定性,以此来降低槽电压和提高电流效率,达到节能降耗的作用。为验证仿真模拟结果,在某企业300 kA系列电解槽进行复合稳流综合节能技术工业化试验,采用以高导电钢棒为核心的复合稳流综合节能技术,电解槽内水平电流降低明显,获得了非常小的铝液界面变形量,电解槽生产运行稳定性明显提高,吨铝直流电耗较系列传统槽、201技术槽、双钢棒技术槽都低。
  • 刘子意,黄芳,刘学金,路坊海,金会心,徐春,陈玉道,龙文杰,马海珠
    摘要:
    采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜背散射电子成像(BSE)技术和电子能谱分析技术(EDS)对拜耳法生产氧化铝过程中高压溶出和蒸发工序结疤物质矿物特征、沉积结构及形成机理进行系统研究。结果表明:结疤物质形成可划分为早期沉积作用和晚期沉积作用,高压溶出工序结疤物质是以粗结晶赤铁矿、钙钛矿、针铁矿为主的化学结晶,这些粗结晶在高压溶出阶段分别垂直各自管壁生长,在管壁上形成密集粗大晶簇,之后残留粗结晶与溶液通过再结晶形成结疤填隙物,主要为细粒铝针铁矿、钠硅渣、氢氧化镁、钙镁硅渣、水化石榴石和橄榄石等组分,是以早期沉积作用为主。蒸发工序结疤物质因晚期沉积作用而形成,早期大量易结晶杂质组分结晶析出后,残余组分发生物理沉积,沉积初始形成结构松散、具有流动性的微细粒或隐晶质碳酸钠和钠硅渣基体,之后再析出钛酸钙铁、铁石榴子石、碳酸钠等晶体,沉积物最终固化形成结疤。
  • 稀贵金属
  • 周忠仁,华一新,张英杰,董鹏,杨宗洋,乔靖函,马久辉
    摘要:
    为研究硅/钛摩尔比对熔盐电解制备硅钛合金组分及形貌的影响,以等摩尔比的CaCl2-NaCl熔盐为电解质,通过改变电解原料中硅/钛摩尔比,在槽电压2.4 V、电解温度700 ℃下电解5 h获得电解产物。结果表明,当硅/钛摩尔比分别为20︰1、25︰1和50︰1时,电解产物均为单质Si和TiSi2合金,微观形貌分别为50~100 nm纳米线和50~200 nm微粒混合、30~50 nm纳米线和100~250 nm微粒以及粒径0.2~2.5 μm的块状颗粒。
  • 张伟,吴才贵,张俊峰,高艳芬,周科华,曹洪杨
    摘要:
    提出从锌精矿中回收制备高纯镓的工艺流程,分别从锌精矿到含镓冶炼渣的初级富集、含镓冶炼渣到粗镓生产和粗镓到精炼提纯制备高纯镓三个阶段进行分析。初级富集阶段选用二段逆流加压浸出锌精矿,中和置换工艺得到含镓大于0.25%的含镓锌粉置换渣;粗镓生产选用预中和萃取除铁、P204+YW100共萃镓锗、高酸反萃镓、扩散渗析分离酸镓、渗析残液硫化除杂、中和沉镓工艺得到含镓20%~40%的镓精矿,镓精矿经碱溶造液、硫化除杂、电解、洗涤得到含镓品位小于99.99%的粗镓;粗镓提纯生产选用二次电解精炼、真空蒸馏和区域熔炼制备含镓品位大于99.999%高纯镓。
  • 鲁兴武,李守荣,张恩玉,程亮,李俞良,牛永胜
    摘要:
    采用硫代硫酸钠为含铼污酸的沉淀剂,考察了硫代硫酸钠用量、反应时间和温度对铼和铜沉淀率的影响。在硫代硫酸钠用量1.15%、140 min、70 ℃的最优条件下,可有效实现污酸中铼和铜的深度沉淀,其沉淀率均为99%以上。表明本工艺实现污酸中铜、铼等有价成分提取分离在技术上是可行的。
  • 材料与设备
  • 秦磊,包申旭,张一敏,罗勇鹏
    摘要:
    页岩提钒尾渣和赤泥等固体废弃物的大量堆存,会给周围环境带来严重威胁,亟待综合处理。页岩提钒尾渣和赤泥均含有硅酸盐、铝硅酸盐矿物,具有作为制备地聚物原料的可能性。对页岩提钒尾渣和赤泥进行煅烧活化,再在碱激发剂的作用下制备地聚物。研究表明:混合煅烧能有效提高页岩提钒尾渣和赤泥的活性,增强地聚物强度。在页岩提钒尾渣与赤泥质量比为4︰6时,制备的地聚物七天抗压强度能够达到32.41 MPa,满足MU30普通混凝土小型砌块的强度要求。为协同利用多种固废提供了可供借鉴的方法。
  • 唐明洁,张荣荣,刘少葵,刘勇奇
    摘要:
    以含锰反萃液为原料,经针铁矿法除铁、硫化除重金属、碳化、洗涤制备了合格高纯碳酸锰。考察了终点pH、反应温度对除铁率的影响和(NH4)2S加入量、温度、反应时间对重金属去除率的影响,结果表明:在pH=4.0、反应温度95 ℃的条件下可将铁除至1.5 mg/L以下;除铁滤液加入2.2倍计量比的(NH4)2S,在反应温度35 ℃、反应时间60 min的条件下Ni、Co、Zn可降低至1 mg/L以下;除重金属滤液加入碳酸氢铵调节pH在7.0~7.2,过滤、洗涤,获得满足HG/T 2836—2011(Ⅰ型)产品标准的合格高纯碳酸锰,锰回收率为93.9%。
  • 田立宁,王琳博,王辰,陈哲,张钰
    摘要:
    利用凝胶限域—阴离子交换法制备了CdS/SiO2复合材料,采用XRD、SEM、HRTEM、BET、UV-vis和GC对其结构、物性及可见光催化产氢性能进行了表征,并与水热法及常温沉淀法制备的CdS纳米粒子进行了性能比较。结果表明,利用SiO2凝胶限域制备的CdS粒径为3~7 nm,CdS/SiO2比表面积可达68.99 m2/g,其吸收带边红移至605 nm。在无助催化剂的条件下,CdS/SiO2的光催化产氢速率达到1 925.29 μmol/(h?g),分别为水热法及常温沉淀法的47倍和2.3倍,且光催化循环稳定性更优。
  • 温培忠,柳忠彬,谢君科,王欢
    摘要:
    为提高锂精渣颗粒在气固流化床中的燃烧效率及延长颗粒的停留时间,基于CPFD理论详细研究了气流速度、质量流和压力等对颗粒在流化床中停留时间的影响,并分析锂精渣颗粒在流化床提升管内轴向高度颗粒浓度的分布情况。结果表明,在质量流一定的情况下可以通过增加气流速度来提高颗粒的停留时间;在相同气流速度下可以通过降低质量流来提高颗粒停留时间;进气压力对颗粒的停留时间影响很小;通过提高气流速度可以显著提高颗粒在密相区的停留时间。
  • 张英杰,周忠仁,董鹏,张举峰,夏广辉,施晗程
    摘要:
    为研究钛含量对硅钛复合材料储锂性能的影响,将钛质量百分数含量分别为3.3%、6.4%和8%的硅钛复合物组装成锂离子电池负极并测试其电化学储锂能力。结果表明,钛的加入未改变活性物质硅的嵌/脱锂反应电位,但对负极的储锂能力影响显著。随着钛含量的增加,硅钛复合物的首次嵌锂比容量降低,首次库伦效率增大,当钛含量为8%时,负极的储锂能力最佳:首次嵌锂比容量为2 107.02 mAh/g,首次库伦效率为89.95%,经过经50圈循环后,容量保持率高达80.72%,平均衰减率仅有0.38%/圈。
  • 环境工程
  • 董凯伟,白云龙,谢锋,畅永锋,王伟,路殿坤
    摘要:
    氰化浸出工艺至今仍是占绝对统治地位的提金方法,金矿石中常常伴生含量不等的各类杂质金属矿物,导致氰化物消耗和氰化尾液中氰化物含量显著增加。目前普遍应用的氰化废水净化工艺对处理简单的含游离氰化物的废水是非常有效的。如果矿石中存在其他有价金属如铜等,则氰化物将流失于尾矿、尾渣中难以有效回收,杂质元素的存在增加了高氰化物的消耗,严重时甚至使整个金氰化回收工艺失效。针对黄金矿山含氰废水的性质和特点,已研究开发了多种回收技术和方法。由于各种杂质金属的累积效应,含氰废水直接返回工艺通常很难实现。AVR法及由此技术衍生的方法如硫化物沉淀技术生产成本较高、且不能有效回收含氰废液中的有价金属。受制于对氰化物的吸附能力,活性炭只能处理低氰废水。树脂吸附和溶剂萃取工艺可以针对含氰废水性质进行合理的选择性设计,但通常生产成本较高,操作工序繁琐复杂。采用液膜和其他如渗析法等技术仍然处于实验室研究阶段,能够有效应用于工业实践的氰化废液回收技术仍有待开发。
  • 张晓,陈晨,程婷,王津南,叶晨昊,邓琴
    摘要:
    从试验数据分析出发,基于经典Langmuir吸附等温线方程,通过引入虚拟重金属离子和平衡吸附面积分配参数的概念,并将传统的平衡吸附量概念转化为平衡吸附面积,成功建立了可用于分析重金属离子在沸石材料上多元吸附过程的改进式半经验吸附等温线方程和数据分析方法并应用到重金属元素(Cu,Pb,Cd,Ni)在合成沸石上的吸附过程,结果令人满意。方程拟合结果表明:在一元吸附体系下,四种重金属离子的极限吸附面积顺序依次为Ni2+ >Cu2+>Pb2+>Cd2+。在多元吸附体系中,由于重金属离子间的相互干扰,重金属离子的总极限吸附面积均小于各重金属离子在一元吸附体系下的极限吸附面积之和。在任何多元吸附系统中,无论初始浓度高低,Cu离子均占有吸附面积分配的优势,且随着初始浓度的增加其优势愈加明显或至少保持相对稳定。Pb离子的竞争优势主要体现在较高初始浓度,并且也随着初始浓度的增加而增加。Cd离子和Ni离子的优势地位则主要体现在较低初始浓度,且随着初始浓度的增加而逐步降低。
  • 徐玲玲,杨洪英,周义朋,黎广荣
    摘要:
    生物浸出工艺以其经济、高效和环境友好等优势,在低品位、复杂铀矿处理中受到青睐,根据矿石性质、工艺条件等采用不同的微生物。对微生物浸铀工艺主要采用的微生物种类及其生长特性、浸铀原理以及实际应用进行综述,阐述了铁/硫氧化过程、生物铁载体、低分子量有机酸及胞外多糖对铀溶解的作用。
  • 冶金史
  • 席光兰,李延祥
    摘要:
    青海都兰县塔温搭里哈遗址是一处重要的诺木洪文化遗址,属于甘青地区晚期青铜时代遗址。对遗址的37件铜器进行了SEM-EDS和金相检测分析。结果显示,铜器有红铜和铜锡合金两种材质,红铜残器有19件,铜锡合金残器有17件;铜器加工工艺有铸造、铸后热锻、铸后冷加工等工艺,铜刀等工具类铜器都使用了铸后热锻或冷加工工艺,其它铜器为铸造工艺。这是首次对诺木洪文化铜器进行分析检测,可为研究诺木洪文化铜器的制造技术提供依据,进而为探讨甘青地区晚期铜器的技术及其发展变化提供依据。
    重有色金属
  • 张正阳,王海北,孙留根
    摘要:
    研究了利用316L不锈钢做阴极时,二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的机理和影响因素。利用循环伏安法、计时电量法研究了二氧化硫在316L不锈钢电极上的还原机理,提出二氧化硫经历了4个电子4个质子的还原过程。通过离子膜反应器分别考察了电流密度,阴极液酸浓度对二氧化硫电化学还原制备硫磺过程的影响。当二氧化硫浓度5 g/L、硫酸浓度0.5 mol/L、电流密度126.98 A/m2、电解时间3 h时,二氧化硫转化为硫磺的转化率为73.42%,空时产量0.64 kg/(m3?h),单位能耗9.64 kWh/kg。
  • 楚立军,苏秋琼,罗远辉,袁学韬,莫毅,李晓彤
    摘要:
    采用N235萃取含氟、氯的锌浸出液,氟、氯被萃取到有机相中,锌留存于萃余液中,锌萃取率低于5%,氟脱除率高于80%,氯脱除率高于94%。在N235有机相中加入异辛醇,萃取、水洗、反萃温度控制在40~45 ℃,可避免出现有机相乳化和分相时间长的问题。萃余液中锌、氟、氯浓度分别为55.54、0.011、0.082 g/L,可返回锌冶炼系统配入浸出、净化或送锌电解配液。
  • 曾军,陈进中,叶有明,蔡井泉
    摘要:
    采用P204作为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,从锰钴镍溶液中二级萃取分离锰,有机相反萃取富集锰,考察各因素对锰萃取率及分离系数的影响并确定最优条件。结果表明,在室温下,一级萃取相比O/A=2.5,P204含量30%,pH=3.5,皂化率30%,锰萃取率为62.39%;二级萃取在P204含量30%,皂化率30%,O/A=2,锰的总萃取率达98.06%,锰与钴、镍分离系数分别为90.11、92.33。萃取液经硫酸反萃洗钴镍,按相比O/A=10,酸度70 g/L,可洗去85%以上的钴和镍。洗钴镍后液经硫酸反萃锰,按相比O/A=4,酸度110 g/L,可反萃98.27%的锰,反萃液钴、镍的浓度小于0.5 g/L。
  • 吕建芳,洪庆寿,刘勇,刘牡丹,马致远,吕先瑾,陈志强
    摘要:
    针对废弃电路板冶炼烟灰的特性,提出了碱性焙烧—水浸—熔炼综合回收工艺,通过添加碱性剂将烟灰中的金属溴氯化物转化为氧化物,实现了有价金属与溴的高效分离。探索了焙烧温度、加碱量、碱性剂类型对浸出渣组成及脱溴率的影响。在焙烧温度650~800 ℃,碱性剂氢氧化钠加入量为烟灰质量25%的优化工艺条件下,溴脱除率达到90%以上。滤渣主要组成为PbO、ZnO、CuO等金属氧化物和碳,结晶盐中的主要杂质为F、Al、S和K,NaCl和NaBr的含量达到90%以上。
  • 徐小锋,李冲,崔沐,宋珍珍
    摘要:
    采用回转窑氧化焙烧—酸浸工艺回收杂铜阳极泥金属铜,研究了不同试验条件对铜浸出率的影响。结果表明:在氧化焙烧温度700 ℃、焙烧时间20 min、原料粒度-5 mm、空气流量0.5 L/min的条件下,铜浸出率高达97.10%,镍浸出率>90%,大部分铅、锡、锑、铋及贵金属金、银、钯残留在浸出渣中,可以作为后续提取有价金属及贵金属的原料。
  • 轻有色金属
  • 王俊伟,周云峰,方斌,邱仕麟,王俊青
    摘要:
    通过计算机模拟仿真研究复合稳流综合节能技术对铝电解过程中阴极铝液内水平电流的影响。结果表明,以高导电方钢为核心的复合稳流综合节能技术可明显降低阴极铝液内水平电流大小,降低电解质—铝液界面变形,提高电解槽内磁流体的稳定性,以此来降低槽电压和提高电流效率,达到节能降耗的作用。为验证仿真模拟结果,在某企业300 kA系列电解槽进行复合稳流综合节能技术工业化试验,采用以高导电钢棒为核心的复合稳流综合节能技术,电解槽内水平电流降低明显,获得了非常小的铝液界面变形量,电解槽生产运行稳定性明显提高,吨铝直流电耗较系列传统槽、201技术槽、双钢棒技术槽都低。
  • 刘子意,黄芳,刘学金,路坊海,金会心,徐春,陈玉道,龙文杰,马海珠
    摘要:
    采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜背散射电子成像(BSE)技术和电子能谱分析技术(EDS)对拜耳法生产氧化铝过程中高压溶出和蒸发工序结疤物质矿物特征、沉积结构及形成机理进行系统研究。结果表明:结疤物质形成可划分为早期沉积作用和晚期沉积作用,高压溶出工序结疤物质是以粗结晶赤铁矿、钙钛矿、针铁矿为主的化学结晶,这些粗结晶在高压溶出阶段分别垂直各自管壁生长,在管壁上形成密集粗大晶簇,之后残留粗结晶与溶液通过再结晶形成结疤填隙物,主要为细粒铝针铁矿、钠硅渣、氢氧化镁、钙镁硅渣、水化石榴石和橄榄石等组分,是以早期沉积作用为主。蒸发工序结疤物质因晚期沉积作用而形成,早期大量易结晶杂质组分结晶析出后,残余组分发生物理沉积,沉积初始形成结构松散、具有流动性的微细粒或隐晶质碳酸钠和钠硅渣基体,之后再析出钛酸钙铁、铁石榴子石、碳酸钠等晶体,沉积物最终固化形成结疤。
  • 稀贵金属
  • 周忠仁,华一新,张英杰,董鹏,杨宗洋,乔靖函,马久辉
    摘要:
    为研究硅/钛摩尔比对熔盐电解制备硅钛合金组分及形貌的影响,以等摩尔比的CaCl2-NaCl熔盐为电解质,通过改变电解原料中硅/钛摩尔比,在槽电压2.4 V、电解温度700 ℃下电解5 h获得电解产物。结果表明,当硅/钛摩尔比分别为20︰1、25︰1和50︰1时,电解产物均为单质Si和TiSi2合金,微观形貌分别为50~100 nm纳米线和50~200 nm微粒混合、30~50 nm纳米线和100~250 nm微粒以及粒径0.2~2.5 μm的块状颗粒。
  • 张伟,吴才贵,张俊峰,高艳芬,周科华,曹洪杨
    摘要:
    提出从锌精矿中回收制备高纯镓的工艺流程,分别从锌精矿到含镓冶炼渣的初级富集、含镓冶炼渣到粗镓生产和粗镓到精炼提纯制备高纯镓三个阶段进行分析。初级富集阶段选用二段逆流加压浸出锌精矿,中和置换工艺得到含镓大于0.25%的含镓锌粉置换渣;粗镓生产选用预中和萃取除铁、P204+YW100共萃镓锗、高酸反萃镓、扩散渗析分离酸镓、渗析残液硫化除杂、中和沉镓工艺得到含镓20%~40%的镓精矿,镓精矿经碱溶造液、硫化除杂、电解、洗涤得到含镓品位小于99.99%的粗镓;粗镓提纯生产选用二次电解精炼、真空蒸馏和区域熔炼制备含镓品位大于99.999%高纯镓。
  • 鲁兴武,李守荣,张恩玉,程亮,李俞良,牛永胜
    摘要:
    采用硫代硫酸钠为含铼污酸的沉淀剂,考察了硫代硫酸钠用量、反应时间和温度对铼和铜沉淀率的影响。在硫代硫酸钠用量1.15%、140 min、70 ℃的最优条件下,可有效实现污酸中铼和铜的深度沉淀,其沉淀率均为99%以上。表明本工艺实现污酸中铜、铼等有价成分提取分离在技术上是可行的。
  • 材料与设备
  • 秦磊,包申旭,张一敏,罗勇鹏
    摘要:
    页岩提钒尾渣和赤泥等固体废弃物的大量堆存,会给周围环境带来严重威胁,亟待综合处理。页岩提钒尾渣和赤泥均含有硅酸盐、铝硅酸盐矿物,具有作为制备地聚物原料的可能性。对页岩提钒尾渣和赤泥进行煅烧活化,再在碱激发剂的作用下制备地聚物。研究表明:混合煅烧能有效提高页岩提钒尾渣和赤泥的活性,增强地聚物强度。在页岩提钒尾渣与赤泥质量比为4︰6时,制备的地聚物七天抗压强度能够达到32.41 MPa,满足MU30普通混凝土小型砌块的强度要求。为协同利用多种固废提供了可供借鉴的方法。
  • 唐明洁,张荣荣,刘少葵,刘勇奇
    摘要:
    以含锰反萃液为原料,经针铁矿法除铁、硫化除重金属、碳化、洗涤制备了合格高纯碳酸锰。考察了终点pH、反应温度对除铁率的影响和(NH4)2S加入量、温度、反应时间对重金属去除率的影响,结果表明:在pH=4.0、反应温度95 ℃的条件下可将铁除至1.5 mg/L以下;除铁滤液加入2.2倍计量比的(NH4)2S,在反应温度35 ℃、反应时间60 min的条件下Ni、Co、Zn可降低至1 mg/L以下;除重金属滤液加入碳酸氢铵调节pH在7.0~7.2,过滤、洗涤,获得满足HG/T 2836—2011(Ⅰ型)产品标准的合格高纯碳酸锰,锰回收率为93.9%。
  • 田立宁,王琳博,王辰,陈哲,张钰
    摘要:
    利用凝胶限域—阴离子交换法制备了CdS/SiO2复合材料,采用XRD、SEM、HRTEM、BET、UV-vis和GC对其结构、物性及可见光催化产氢性能进行了表征,并与水热法及常温沉淀法制备的CdS纳米粒子进行了性能比较。结果表明,利用SiO2凝胶限域制备的CdS粒径为3~7 nm,CdS/SiO2比表面积可达68.99 m2/g,其吸收带边红移至605 nm。在无助催化剂的条件下,CdS/SiO2的光催化产氢速率达到1 925.29 μmol/(h?g),分别为水热法及常温沉淀法的47倍和2.3倍,且光催化循环稳定性更优。
  • 温培忠,柳忠彬,谢君科,王欢
    摘要:
    为提高锂精渣颗粒在气固流化床中的燃烧效率及延长颗粒的停留时间,基于CPFD理论详细研究了气流速度、质量流和压力等对颗粒在流化床中停留时间的影响,并分析锂精渣颗粒在流化床提升管内轴向高度颗粒浓度的分布情况。结果表明,在质量流一定的情况下可以通过增加气流速度来提高颗粒的停留时间;在相同气流速度下可以通过降低质量流来提高颗粒停留时间;进气压力对颗粒的停留时间影响很小;通过提高气流速度可以显著提高颗粒在密相区的停留时间。
  • 张英杰,周忠仁,董鹏,张举峰,夏广辉,施晗程
    摘要:
    为研究钛含量对硅钛复合材料储锂性能的影响,将钛质量百分数含量分别为3.3%、6.4%和8%的硅钛复合物组装成锂离子电池负极并测试其电化学储锂能力。结果表明,钛的加入未改变活性物质硅的嵌/脱锂反应电位,但对负极的储锂能力影响显著。随着钛含量的增加,硅钛复合物的首次嵌锂比容量降低,首次库伦效率增大,当钛含量为8%时,负极的储锂能力最佳:首次嵌锂比容量为2 107.02 mAh/g,首次库伦效率为89.95%,经过经50圈循环后,容量保持率高达80.72%,平均衰减率仅有0.38%/圈。
  • 环境工程
  • 董凯伟,白云龙,谢锋,畅永锋,王伟,路殿坤
    摘要:
    氰化浸出工艺至今仍是占绝对统治地位的提金方法,金矿石中常常伴生含量不等的各类杂质金属矿物,导致氰化物消耗和氰化尾液中氰化物含量显著增加。目前普遍应用的氰化废水净化工艺对处理简单的含游离氰化物的废水是非常有效的。如果矿石中存在其他有价金属如铜等,则氰化物将流失于尾矿、尾渣中难以有效回收,杂质元素的存在增加了高氰化物的消耗,严重时甚至使整个金氰化回收工艺失效。针对黄金矿山含氰废水的性质和特点,已研究开发了多种回收技术和方法。由于各种杂质金属的累积效应,含氰废水直接返回工艺通常很难实现。AVR法及由此技术衍生的方法如硫化物沉淀技术生产成本较高、且不能有效回收含氰废液中的有价金属。受制于对氰化物的吸附能力,活性炭只能处理低氰废水。树脂吸附和溶剂萃取工艺可以针对含氰废水性质进行合理的选择性设计,但通常生产成本较高,操作工序繁琐复杂。采用液膜和其他如渗析法等技术仍然处于实验室研究阶段,能够有效应用于工业实践的氰化废液回收技术仍有待开发。
  • 张晓,陈晨,程婷,王津南,叶晨昊,邓琴
    摘要:
    从试验数据分析出发,基于经典Langmuir吸附等温线方程,通过引入虚拟重金属离子和平衡吸附面积分配参数的概念,并将传统的平衡吸附量概念转化为平衡吸附面积,成功建立了可用于分析重金属离子在沸石材料上多元吸附过程的改进式半经验吸附等温线方程和数据分析方法并应用到重金属元素(Cu,Pb,Cd,Ni)在合成沸石上的吸附过程,结果令人满意。方程拟合结果表明:在一元吸附体系下,四种重金属离子的极限吸附面积顺序依次为Ni2+ >Cu2+>Pb2+>Cd2+。在多元吸附体系中,由于重金属离子间的相互干扰,重金属离子的总极限吸附面积均小于各重金属离子在一元吸附体系下的极限吸附面积之和。在任何多元吸附系统中,无论初始浓度高低,Cu离子均占有吸附面积分配的优势,且随着初始浓度的增加其优势愈加明显或至少保持相对稳定。Pb离子的竞争优势主要体现在较高初始浓度,并且也随着初始浓度的增加而增加。Cd离子和Ni离子的优势地位则主要体现在较低初始浓度,且随着初始浓度的增加而逐步降低。
  • 徐玲玲,杨洪英,周义朋,黎广荣
    摘要:
    生物浸出工艺以其经济、高效和环境友好等优势,在低品位、复杂铀矿处理中受到青睐,根据矿石性质、工艺条件等采用不同的微生物。对微生物浸铀工艺主要采用的微生物种类及其生长特性、浸铀原理以及实际应用进行综述,阐述了铁/硫氧化过程、生物铁载体、低分子量有机酸及胞外多糖对铀溶解的作用。
  • 冶金史
  • 席光兰,李延祥
    摘要:
    青海都兰县塔温搭里哈遗址是一处重要的诺木洪文化遗址,属于甘青地区晚期青铜时代遗址。对遗址的37件铜器进行了SEM-EDS和金相检测分析。结果显示,铜器有红铜和铜锡合金两种材质,红铜残器有19件,铜锡合金残器有17件;铜器加工工艺有铸造、铸后热锻、铸后冷加工等工艺,铜刀等工具类铜器都使用了铸后热锻或冷加工工艺,其它铜器为铸造工艺。这是首次对诺木洪文化铜器进行分析检测,可为研究诺木洪文化铜器的制造技术提供依据,进而为探讨甘青地区晚期铜器的技术及其发展变化提供依据。

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