2022年第4期目录
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    重有色金属
  • 王威,吴晶晶,葛亚平,李其珂
    摘要:
    有色金属行业作为行业碳排放大户,其降碳减排任务意义重大,在阐述碳排放核算的方法、步骤的基础上,结合铜、铝行业,以铜冶炼企业A和电解铝厂B为例,分别对铜、铝企业的碳排放量进行核算。结果表明,铜冶炼企业A每年碳排放量规模为16.2万t,电解铝企业B年碳排放量为414.07万t,在双碳战略目标下,提出了针对铜、铝领域新能源产业升级和产能结构转移等降碳减排策略。
  • 党晓娥,谭金滔,卢苏君,张婷,边道超
    摘要:
    在分析新能源车发展现状以及对镍钴需求现状的基础上,详细分析了褐铁矿型红土镍矿资源化利用技术原理、重要技术指标及技术特点,探讨了现有方法的缺点及褐铁矿型红土镍矿资源化利用急需解决的关键技术难题,指出了其未来资源化利用新方向,同时给出了镍铁分离新技术研发现状以及存在的主要问题。
  • 张冉,李明周,钟立桦,童长仁,何发友,黄金堤
    摘要:
    铜转炉吹炼是火法炼铜的关键工序,其终点判断与炉寿、铜产率和直收率紧密相关,目前现有人工经验、仪器测定和物料平衡法等终点判断方法均存在一定的局限性。理论上铜转炉吹炼造渣期终点与渣含Fe是否达标有关,而不同Fe含量渣样呈现不同的图像特征,鉴于此,基于图形识别的特征向量提取原理,分别采用卷积神经网络(CNN)算法与支持向量机(SVM)算法,构建了铜转炉吹炼造渣期渣含Fe预测模型,为图像识别技术在铜转炉吹炼终点判断中的应用奠定数模基础。两种模型的实例分析表明,卷积神经网络的训练集预测准确率98%,测试集预测准确率约50%;支持向量机模型的训练集预测准确率99%,测试集预测准确率62%。
  • 吴钧,曾鹏,周中华,姜艳,邱伟佳,张少博,杨全胜,王禹
    摘要:
    开展了两种加压浸出工艺处理锌浸出渣的试验研究。“加压还原浸出+氧压浸出”取代原针铁矿工艺的“三段逆流热酸浸出+还原”,锌焙烧矿到铅渣的渣率为15.74%,锌、铁、铜、铟、镁的浸出率分别为99.32%、93.50%、95.02%、91.03%、99.97%,各项指标均优于原工艺,锌、铟的浸出率分别提高了1.82、11.03个百分点,反应时间由14 h缩短为4 h,液固分离次数由4次减少为2次。“两段逆流加压浸出”取代原黄钾铁矾工艺的“硅浸+预中和+黄钾铁矾沉铁”,锌焙烧矿到二段渣的渣率为35.88%,锌、铁、铜、铟、镁的浸出率分别为98.50%、4.94%、90.48%、2.69%、93.77%,各项指标均优于原工艺,浸出后液(相当于水解除铁后液)可以直接返回中性浸出工序,反应时间由16 h缩短为4 h,液固分离次数由3次减少为2次。加压浸出采用密闭的加压釜,更容易实现整个炼锌系统蒸汽平衡,无需额外增加蒸汽锅炉。
  • 王子豪,王海北,揭晓武,杨必文,王德卿
    摘要:
    以废加氢催化剂、废汽车催化剂为原料,利用红土镍矿调整熔炼渣型,采用还原熔炼综合回收各物料中的有价金属,并系统研究了各工艺条件对有价金属回收率的影响。结果表明,在红土镍矿配比1.5︰1、CaO添加量7.5%、熔炼温度1 525 ℃、保温时间2 h的优化条件下,渣计Ni、Mo、V的回收率分别达到96.82%,96.66%和89.69%,同时贵金属Pt、Pd和Rh回收率分别达到90.19%,98.00%和94.85%,实现了原生矿与多源固废协同处置综合回收有价金属的目的。
  • 梁源,黄凤珍
    摘要:
    平行流铜电解精炼新技术自2011年首次720槽大规模工业化应用以来,已发展10年有余,电流密度从330 A/m2一跃提升至420 A/m2以上,经济技术指标先进。通过对新技术的研发机理阐述、生产实践应用案例介绍、技术经济指标对比分析、未来发展前景期望等方面进行论述,得出平行流铜电解新技术在提高电解过程的时空产率上有绝对优势,为今后极高电流密度下实现化学和物理质量方面铜沉积技术研发奠定基础。
  • 轻有色金属
  • 刘梦楠,李晓庆,周军,姚桢,彭茜,李斌,刘卫
    摘要:
    选取电煅煤和沥青焦为骨料,研究工艺参数和原料特性对酚醛树脂与炭素骨料静态浸润性能的影响,并通过FT-IR、XPS分析炭素骨料与酚醛树脂的表面官能团和元素赋存形态。结果表明,酚醛树脂对电煅煤/沥青焦的静态浸润性随着骨料粒度、加热温度、加热时间的增加而逐渐增大,随着振动次数的增加呈现先增加后减小的变化趋势。酚醛树脂对电煅煤/无烟煤的浸润性能受到原料化学组成、晶体结构及流变性能的共同影响,酚醛树脂在炭素骨料表面的铺展和扩散取决于表面官能团的相互作用(氢键、静电键及酸碱中和反应)。
  • 曹瑞雪,康泽双,刘万超,闫琨,张腾飞,张延利
    摘要:
    赤泥是氧化铝生产过程中产生的碱性工业固废。以赤泥为主要原料制备CO2吸收矿化材料,分析了吸收矿化反应过程、反应前后赤泥浆液中Na+转移特性及pH与吸收矿化效率的关系。结果表明,赤泥浆液吸收矿化CO2后,赤泥出现一定量的钙霞石和方解石、比表面积增加至12.0 m2/g。同时,部分Na+从赤泥转入溶液中,溶液中钠离子升高至2.81 g/L。采用赤泥吸收矿化CO2效率为27%以上,矿化CO2后产生的赤泥pH稳定维持在7.5左右。
  • 康敏,赵效益,王望泊,程文康,曹欢,王勇,程倩
    摘要:
    采用t-BAMBP-磺化煤油系配置的有机相对含铷、铯的高盐废液进行除钾试验,然后进行萃取分离试验,分别探索了硫酸铝用量与pH对除钾的影响,萃取过程中料液pH、萃取剂浓度、萃取时间、萃取相比、萃取级数对铷、铯萃取率,以及洗涤过程中洗涤相比、洗涤级数对铷铯洗脱率的影响。研究表明,料液pH=12.5、萃取相比O/A=1、选用1 mol/L萃取剂在室温下萃取5 min,铯萃取率可达99.95%。对高盐废液进行11级萃取(6级萃取、3级洗涤、2级反萃)连续试验,有机相中铯萃取率达99%以上,65%的铷留在水相中,可以较好地将铷与铯分离。最终制备出纯度98.3%的氯化铯产品。
  • 稀贵金属
  • 董攀飞,徐志高,吴明,沙傲阳,何正艳,瞿 军
    摘要:
    采用恒界面池法研究了N263-HSCN体系萃取锆和铪的动力学,考察界面积、萃取槽搅拌速度、温度对萃取锆和铪的影响,从而确定萃取动力学类型。结果表明,当搅拌速度小于130 r/min时,萃取过程由扩散反应控制,锆铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加而增大;当搅拌速度在130~170 r/min时,萃取过程由化学反应控制,锆和铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加基本保持不变。随着界面积的增加和温度的提高,锆和铪的萃取速率常数均增加,其表观活化能分别为42.06 kJ/mol和31.77 kJ/mol,说明该萃取过程为相界面处的化学反应控制过程。计算出锆和铪萃取的焓变分别为39.59 kJ/mol和29.30 kJ/mol,熵变分别为-147.53 J/(mol?K)和-174.38 J/(mol?K),在298.15 K时吉布斯自由能变分别为83.57 kJ/mol和81.29 kJ/mol。
  • 吴为荣,华芳,陈建福,周健,胡诗彤
    摘要:
    含砷难处理金精矿生物氧化预处理后,金精矿的金品位为87.23 g/t,经氧化脱砷脱硫后金精矿的矿物成分简单,对该金精矿样品进行硫氰酸铵浸出试验研究,通过不同氧化剂(次氯酸钙、高锰酸钾、硫酸铁)、氧化剂用量、浸出剂用量、浸出体系pH、浸出时间等条件进行试验,研究不同试验因素对硫氰酸铵浸出金的影响。在浸出体系pH小于2,浸出剂硫氰酸铵用量40 g/L,氧化剂硫酸铁的用量20 g/L,浸出时间5 h时,可获得金的浸出率为93.99%的良好指标。该氧化金精矿在常温常压下,采用硫氰酸铵浸出工艺是可行的。
  • 周贺鹏,谢帆欣,张臻悦,李运强,郭江凤,张永兵,罗仙平
    摘要:
    离子型稀土矿在浸出过程中浸出剂与矿石表面水合机制较为复杂,颗粒间的桥式胶结因离子吸附交换过程中存在多种作用力与分散作用而容易发生断裂,从而使微细颗粒发生迁移和重新排列,并在孔喉处沉淀,产生堵塞现象,影响离子型稀土的浸出效率。为揭示离子型稀土矿在原地浸出过程中微细颗粒的迁移规律,并找到适宜的调控方法,以龙南足洞离子型稀土矿为研究对象,采用实验室柱式溶浸法,考察了浸出剂质量浓度、黏度、流速、水力梯度、矿体高度及矿体含水率对微细颗粒迁移的影响。结果表明,离子型稀土矿浸出过程微细颗粒的迁移是影响浸出效率的重要因素之一。在外力的作用下,微细颗粒在浸出过程中易随浸出剂发生迁移运动。当调控浸出剂质量浓度低于4%,浸出剂黏度不超过1.5 mPa?s,水力梯度小于0.75,浸出剂流速低于3 mL/min,原矿含水量大于11%时,矿体中微细颗粒迁移率较低,矿体渗透性保持良好,有利于浸出液的渗流和稀土离子的浸取。
  • 刘会争,张臻悦,池汝安,龙菲,陈文斗,刘德峰,陈卓
    摘要:
    研究了以碳酰胺为助浸剂的风化壳淋积型稀土矿浸取稀土工艺。通过柱浸方式模拟原地浸出过程,在单因素试验基础上,采用响应曲面法建立二次多项数学模型,以稀土浸取率为响应值,探究助浸剂碳酰胺浓度、浸取温度和浸取剂溶液pH对稀土浸取率的影响,分析各因素间的交互作用。结果表明,影响稀土浸取率从强到弱的因素依次是浸取剂溶液pH、碳酰胺浓度、浸取温度。在浸取剂乙酸铵浓度0.10 mol/L条件下,最佳工艺参数为碳酰胺浓度0.59 mol/L、浸取温度25.03 ℃、浸取剂pH=5.51,该条件下稀土浸取率响应值为97.50%。实际试验稀土浸取率为96.36%。两者误差较小,表明采用响应曲面模型得到的工艺参数是基本可靠的。
  • 材料与设备
  • 任宇昊,李伟伟,姚路,李鹏发,司江菊
    摘要:
    以废旧锂离子电池正极材料为原料,采用燃烧法制备高性能富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54-xNi0.13Co0.13AlxO2,实现了多组元金属离子的高值转化和全量利用,从根本上缩短产品化路径,消减二次污染。SEM和XRD检测表明,所有样品形貌差别不大,基本呈球形,直径约0.5 μm,样品均无杂相峰出现,且都具有六方晶系的ɑ-NaFeO2结构、 空间群,具有良好的层状结构。电化学测试表明,当x=0.03时,所得样品具有最佳的电化学性能,0.5 mA恒电流条件下,首次放电容量为238 mAh/g,200周循环后放电容量保持率为80.3%。
  • 环境工程
  • 张保平,肖煜坤,张恒,王尹
    摘要:
    采用稻草制备的季铵木质素对Cr(Ⅵ)进行吸附,通过对吸附前后季铵木质素的傅里叶红外光谱 (FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析吸附过程的机理,考察了Cr(Ⅵ)起始浓度、温度、时间和起始pH对吸附效果的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)主要以HCrO4-形态被季铵和胺基吸附,部分被吸附后的HCrO4-被苯环上的烷基及酚羟基还原成Cr(Ⅲ)并被羧基吸附,少量Cr(Ⅵ)直接被电子官能团还原成Cr(Ⅲ)。当Cr(Ⅵ)起始浓度为50 mg/L、起始pH为1.08、120 min和25 ℃时,Cr(Ⅵ)去除率达到99.76%,吸附过程遵循准二级动力学和Langmuir模型,表明吸附过程为单分子层均质化学吸附。通过对季铵木质素吸附Cr(Ⅵ)的机理和行为研究,可以为稻草的资源化利用和铬的去除提供理论依据。
  • 赵锦辉,赵龙胜,刘向生,齐少雷,刘德鹏,冯宗玉
    摘要:
    离子吸附型稀土矿富含宝贵的中重稀土战略资源,工业开采过程产生的氨氮污染问题长期备受关注。分别以硫酸镁、氯化钙和硫酸铵柱浸模拟离子吸附型稀土矿浸取尾矿,以中黄13大豆为供试作物,开展了室外盆栽试验,探究其对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响。结果表明,与采用铵浸尾矿种植相比,采用镁浸或钙浸尾矿种植的豆苗株高相当或更高,叶片的叶绿素含量更高或相当,根系生长正常,主根明显,侧根茂盛,且地径明显更粗,这可能与镁、钙等能直接参与叶绿素合成、加速糖分运输、改善土壤板结等有关。与采用硫酸铵浸取剂浸矿相比,采用硫酸镁、氯化钙浸取剂浸矿对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响更小,这也为离子吸附型稀土矿绿色开采和浸矿场地污染防治指明了发展方向。
  • 冶金史
  • 黄梅,吴晓桐,陶莉,史忞
    摘要:
    贵州东北部的务川地区是中原文化向云贵高原传播的前沿地带,考古发现大量的两汉时期中原汉文化遗存,包括种类繁多的青铜器。本研究对务川地区3个遗址出土的15件东汉时期青铜器开展了合金成分和铅同位素分析。结果显示,务川东汉时期青铜器主要为铅锡青铜,铅同位素组成反映了青铜器中铅料的来源。务川东汉青铜器的铅料相较于务川西汉青铜器发生明显的转变,铅料来源较为复杂,至少存在四处矿产地,反映了东汉时期云贵高原多个铅矿得到开发。研究发现1件务川东汉青铜器具有高放射成因铅特征,其铅料可能产自滇东北昭通一带的高放射成因铅铅矿,这是目前该矿早期开采的重要证据。
    重有色金属
  • 王威,吴晶晶,葛亚平,李其珂
    摘要:
    有色金属行业作为行业碳排放大户,其降碳减排任务意义重大,在阐述碳排放核算的方法、步骤的基础上,结合铜、铝行业,以铜冶炼企业A和电解铝厂B为例,分别对铜、铝企业的碳排放量进行核算。结果表明,铜冶炼企业A每年碳排放量规模为16.2万t,电解铝企业B年碳排放量为414.07万t,在双碳战略目标下,提出了针对铜、铝领域新能源产业升级和产能结构转移等降碳减排策略。
  • 党晓娥,谭金滔,卢苏君,张婷,边道超
    摘要:
    在分析新能源车发展现状以及对镍钴需求现状的基础上,详细分析了褐铁矿型红土镍矿资源化利用技术原理、重要技术指标及技术特点,探讨了现有方法的缺点及褐铁矿型红土镍矿资源化利用急需解决的关键技术难题,指出了其未来资源化利用新方向,同时给出了镍铁分离新技术研发现状以及存在的主要问题。
  • 张冉,李明周,钟立桦,童长仁,何发友,黄金堤
    摘要:
    铜转炉吹炼是火法炼铜的关键工序,其终点判断与炉寿、铜产率和直收率紧密相关,目前现有人工经验、仪器测定和物料平衡法等终点判断方法均存在一定的局限性。理论上铜转炉吹炼造渣期终点与渣含Fe是否达标有关,而不同Fe含量渣样呈现不同的图像特征,鉴于此,基于图形识别的特征向量提取原理,分别采用卷积神经网络(CNN)算法与支持向量机(SVM)算法,构建了铜转炉吹炼造渣期渣含Fe预测模型,为图像识别技术在铜转炉吹炼终点判断中的应用奠定数模基础。两种模型的实例分析表明,卷积神经网络的训练集预测准确率98%,测试集预测准确率约50%;支持向量机模型的训练集预测准确率99%,测试集预测准确率62%。
  • 吴钧,曾鹏,周中华,姜艳,邱伟佳,张少博,杨全胜,王禹
    摘要:
    开展了两种加压浸出工艺处理锌浸出渣的试验研究。“加压还原浸出+氧压浸出”取代原针铁矿工艺的“三段逆流热酸浸出+还原”,锌焙烧矿到铅渣的渣率为15.74%,锌、铁、铜、铟、镁的浸出率分别为99.32%、93.50%、95.02%、91.03%、99.97%,各项指标均优于原工艺,锌、铟的浸出率分别提高了1.82、11.03个百分点,反应时间由14 h缩短为4 h,液固分离次数由4次减少为2次。“两段逆流加压浸出”取代原黄钾铁矾工艺的“硅浸+预中和+黄钾铁矾沉铁”,锌焙烧矿到二段渣的渣率为35.88%,锌、铁、铜、铟、镁的浸出率分别为98.50%、4.94%、90.48%、2.69%、93.77%,各项指标均优于原工艺,浸出后液(相当于水解除铁后液)可以直接返回中性浸出工序,反应时间由16 h缩短为4 h,液固分离次数由3次减少为2次。加压浸出采用密闭的加压釜,更容易实现整个炼锌系统蒸汽平衡,无需额外增加蒸汽锅炉。
  • 王子豪,王海北,揭晓武,杨必文,王德卿
    摘要:
    以废加氢催化剂、废汽车催化剂为原料,利用红土镍矿调整熔炼渣型,采用还原熔炼综合回收各物料中的有价金属,并系统研究了各工艺条件对有价金属回收率的影响。结果表明,在红土镍矿配比1.5︰1、CaO添加量7.5%、熔炼温度1 525 ℃、保温时间2 h的优化条件下,渣计Ni、Mo、V的回收率分别达到96.82%,96.66%和89.69%,同时贵金属Pt、Pd和Rh回收率分别达到90.19%,98.00%和94.85%,实现了原生矿与多源固废协同处置综合回收有价金属的目的。
  • 梁源,黄凤珍
    摘要:
    平行流铜电解精炼新技术自2011年首次720槽大规模工业化应用以来,已发展10年有余,电流密度从330 A/m2一跃提升至420 A/m2以上,经济技术指标先进。通过对新技术的研发机理阐述、生产实践应用案例介绍、技术经济指标对比分析、未来发展前景期望等方面进行论述,得出平行流铜电解新技术在提高电解过程的时空产率上有绝对优势,为今后极高电流密度下实现化学和物理质量方面铜沉积技术研发奠定基础。
  • 轻有色金属
  • 刘梦楠,李晓庆,周军,姚桢,彭茜,李斌,刘卫
    摘要:
    选取电煅煤和沥青焦为骨料,研究工艺参数和原料特性对酚醛树脂与炭素骨料静态浸润性能的影响,并通过FT-IR、XPS分析炭素骨料与酚醛树脂的表面官能团和元素赋存形态。结果表明,酚醛树脂对电煅煤/沥青焦的静态浸润性随着骨料粒度、加热温度、加热时间的增加而逐渐增大,随着振动次数的增加呈现先增加后减小的变化趋势。酚醛树脂对电煅煤/无烟煤的浸润性能受到原料化学组成、晶体结构及流变性能的共同影响,酚醛树脂在炭素骨料表面的铺展和扩散取决于表面官能团的相互作用(氢键、静电键及酸碱中和反应)。
  • 曹瑞雪,康泽双,刘万超,闫琨,张腾飞,张延利
    摘要:
    赤泥是氧化铝生产过程中产生的碱性工业固废。以赤泥为主要原料制备CO2吸收矿化材料,分析了吸收矿化反应过程、反应前后赤泥浆液中Na+转移特性及pH与吸收矿化效率的关系。结果表明,赤泥浆液吸收矿化CO2后,赤泥出现一定量的钙霞石和方解石、比表面积增加至12.0 m2/g。同时,部分Na+从赤泥转入溶液中,溶液中钠离子升高至2.81 g/L。采用赤泥吸收矿化CO2效率为27%以上,矿化CO2后产生的赤泥pH稳定维持在7.5左右。
  • 康敏,赵效益,王望泊,程文康,曹欢,王勇,程倩
    摘要:
    采用t-BAMBP-磺化煤油系配置的有机相对含铷、铯的高盐废液进行除钾试验,然后进行萃取分离试验,分别探索了硫酸铝用量与pH对除钾的影响,萃取过程中料液pH、萃取剂浓度、萃取时间、萃取相比、萃取级数对铷、铯萃取率,以及洗涤过程中洗涤相比、洗涤级数对铷铯洗脱率的影响。研究表明,料液pH=12.5、萃取相比O/A=1、选用1 mol/L萃取剂在室温下萃取5 min,铯萃取率可达99.95%。对高盐废液进行11级萃取(6级萃取、3级洗涤、2级反萃)连续试验,有机相中铯萃取率达99%以上,65%的铷留在水相中,可以较好地将铷与铯分离。最终制备出纯度98.3%的氯化铯产品。
  • 稀贵金属
  • 董攀飞,徐志高,吴明,沙傲阳,何正艳,瞿 军
    摘要:
    采用恒界面池法研究了N263-HSCN体系萃取锆和铪的动力学,考察界面积、萃取槽搅拌速度、温度对萃取锆和铪的影响,从而确定萃取动力学类型。结果表明,当搅拌速度小于130 r/min时,萃取过程由扩散反应控制,锆铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加而增大;当搅拌速度在130~170 r/min时,萃取过程由化学反应控制,锆和铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加基本保持不变。随着界面积的增加和温度的提高,锆和铪的萃取速率常数均增加,其表观活化能分别为42.06 kJ/mol和31.77 kJ/mol,说明该萃取过程为相界面处的化学反应控制过程。计算出锆和铪萃取的焓变分别为39.59 kJ/mol和29.30 kJ/mol,熵变分别为-147.53 J/(mol?K)和-174.38 J/(mol?K),在298.15 K时吉布斯自由能变分别为83.57 kJ/mol和81.29 kJ/mol。
  • 吴为荣,华芳,陈建福,周健,胡诗彤
    摘要:
    含砷难处理金精矿生物氧化预处理后,金精矿的金品位为87.23 g/t,经氧化脱砷脱硫后金精矿的矿物成分简单,对该金精矿样品进行硫氰酸铵浸出试验研究,通过不同氧化剂(次氯酸钙、高锰酸钾、硫酸铁)、氧化剂用量、浸出剂用量、浸出体系pH、浸出时间等条件进行试验,研究不同试验因素对硫氰酸铵浸出金的影响。在浸出体系pH小于2,浸出剂硫氰酸铵用量40 g/L,氧化剂硫酸铁的用量20 g/L,浸出时间5 h时,可获得金的浸出率为93.99%的良好指标。该氧化金精矿在常温常压下,采用硫氰酸铵浸出工艺是可行的。
  • 周贺鹏,谢帆欣,张臻悦,李运强,郭江凤,张永兵,罗仙平
    摘要:
    离子型稀土矿在浸出过程中浸出剂与矿石表面水合机制较为复杂,颗粒间的桥式胶结因离子吸附交换过程中存在多种作用力与分散作用而容易发生断裂,从而使微细颗粒发生迁移和重新排列,并在孔喉处沉淀,产生堵塞现象,影响离子型稀土的浸出效率。为揭示离子型稀土矿在原地浸出过程中微细颗粒的迁移规律,并找到适宜的调控方法,以龙南足洞离子型稀土矿为研究对象,采用实验室柱式溶浸法,考察了浸出剂质量浓度、黏度、流速、水力梯度、矿体高度及矿体含水率对微细颗粒迁移的影响。结果表明,离子型稀土矿浸出过程微细颗粒的迁移是影响浸出效率的重要因素之一。在外力的作用下,微细颗粒在浸出过程中易随浸出剂发生迁移运动。当调控浸出剂质量浓度低于4%,浸出剂黏度不超过1.5 mPa?s,水力梯度小于0.75,浸出剂流速低于3 mL/min,原矿含水量大于11%时,矿体中微细颗粒迁移率较低,矿体渗透性保持良好,有利于浸出液的渗流和稀土离子的浸取。
  • 刘会争,张臻悦,池汝安,龙菲,陈文斗,刘德峰,陈卓
    摘要:
    研究了以碳酰胺为助浸剂的风化壳淋积型稀土矿浸取稀土工艺。通过柱浸方式模拟原地浸出过程,在单因素试验基础上,采用响应曲面法建立二次多项数学模型,以稀土浸取率为响应值,探究助浸剂碳酰胺浓度、浸取温度和浸取剂溶液pH对稀土浸取率的影响,分析各因素间的交互作用。结果表明,影响稀土浸取率从强到弱的因素依次是浸取剂溶液pH、碳酰胺浓度、浸取温度。在浸取剂乙酸铵浓度0.10 mol/L条件下,最佳工艺参数为碳酰胺浓度0.59 mol/L、浸取温度25.03 ℃、浸取剂pH=5.51,该条件下稀土浸取率响应值为97.50%。实际试验稀土浸取率为96.36%。两者误差较小,表明采用响应曲面模型得到的工艺参数是基本可靠的。
  • 材料与设备
  • 任宇昊,李伟伟,姚路,李鹏发,司江菊
    摘要:
    以废旧锂离子电池正极材料为原料,采用燃烧法制备高性能富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54-xNi0.13Co0.13AlxO2,实现了多组元金属离子的高值转化和全量利用,从根本上缩短产品化路径,消减二次污染。SEM和XRD检测表明,所有样品形貌差别不大,基本呈球形,直径约0.5 μm,样品均无杂相峰出现,且都具有六方晶系的ɑ-NaFeO2结构、 空间群,具有良好的层状结构。电化学测试表明,当x=0.03时,所得样品具有最佳的电化学性能,0.5 mA恒电流条件下,首次放电容量为238 mAh/g,200周循环后放电容量保持率为80.3%。
  • 环境工程
  • 张保平,肖煜坤,张恒,王尹
    摘要:
    采用稻草制备的季铵木质素对Cr(Ⅵ)进行吸附,通过对吸附前后季铵木质素的傅里叶红外光谱 (FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析吸附过程的机理,考察了Cr(Ⅵ)起始浓度、温度、时间和起始pH对吸附效果的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)主要以HCrO4-形态被季铵和胺基吸附,部分被吸附后的HCrO4-被苯环上的烷基及酚羟基还原成Cr(Ⅲ)并被羧基吸附,少量Cr(Ⅵ)直接被电子官能团还原成Cr(Ⅲ)。当Cr(Ⅵ)起始浓度为50 mg/L、起始pH为1.08、120 min和25 ℃时,Cr(Ⅵ)去除率达到99.76%,吸附过程遵循准二级动力学和Langmuir模型,表明吸附过程为单分子层均质化学吸附。通过对季铵木质素吸附Cr(Ⅵ)的机理和行为研究,可以为稻草的资源化利用和铬的去除提供理论依据。
  • 赵锦辉,赵龙胜,刘向生,齐少雷,刘德鹏,冯宗玉
    摘要:
    离子吸附型稀土矿富含宝贵的中重稀土战略资源,工业开采过程产生的氨氮污染问题长期备受关注。分别以硫酸镁、氯化钙和硫酸铵柱浸模拟离子吸附型稀土矿浸取尾矿,以中黄13大豆为供试作物,开展了室外盆栽试验,探究其对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响。结果表明,与采用铵浸尾矿种植相比,采用镁浸或钙浸尾矿种植的豆苗株高相当或更高,叶片的叶绿素含量更高或相当,根系生长正常,主根明显,侧根茂盛,且地径明显更粗,这可能与镁、钙等能直接参与叶绿素合成、加速糖分运输、改善土壤板结等有关。与采用硫酸铵浸取剂浸矿相比,采用硫酸镁、氯化钙浸取剂浸矿对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响更小,这也为离子吸附型稀土矿绿色开采和浸矿场地污染防治指明了发展方向。
  • 冶金史
  • 黄梅,吴晓桐,陶莉,史忞
    摘要:
    贵州东北部的务川地区是中原文化向云贵高原传播的前沿地带,考古发现大量的两汉时期中原汉文化遗存,包括种类繁多的青铜器。本研究对务川地区3个遗址出土的15件东汉时期青铜器开展了合金成分和铅同位素分析。结果显示,务川东汉时期青铜器主要为铅锡青铜,铅同位素组成反映了青铜器中铅料的来源。务川东汉青铜器的铅料相较于务川西汉青铜器发生明显的转变,铅料来源较为复杂,至少存在四处矿产地,反映了东汉时期云贵高原多个铅矿得到开发。研究发现1件务川东汉青铜器具有高放射成因铅特征,其铅料可能产自滇东北昭通一带的高放射成因铅铅矿,这是目前该矿早期开采的重要证据。
    重有色金属
  • 王威,吴晶晶,葛亚平,李其珂
    摘要:
    有色金属行业作为行业碳排放大户,其降碳减排任务意义重大,在阐述碳排放核算的方法、步骤的基础上,结合铜、铝行业,以铜冶炼企业A和电解铝厂B为例,分别对铜、铝企业的碳排放量进行核算。结果表明,铜冶炼企业A每年碳排放量规模为16.2万t,电解铝企业B年碳排放量为414.07万t,在双碳战略目标下,提出了针对铜、铝领域新能源产业升级和产能结构转移等降碳减排策略。
  • 党晓娥,谭金滔,卢苏君,张婷,边道超
    摘要:
    在分析新能源车发展现状以及对镍钴需求现状的基础上,详细分析了褐铁矿型红土镍矿资源化利用技术原理、重要技术指标及技术特点,探讨了现有方法的缺点及褐铁矿型红土镍矿资源化利用急需解决的关键技术难题,指出了其未来资源化利用新方向,同时给出了镍铁分离新技术研发现状以及存在的主要问题。
  • 张冉,李明周,钟立桦,童长仁,何发友,黄金堤
    摘要:
    铜转炉吹炼是火法炼铜的关键工序,其终点判断与炉寿、铜产率和直收率紧密相关,目前现有人工经验、仪器测定和物料平衡法等终点判断方法均存在一定的局限性。理论上铜转炉吹炼造渣期终点与渣含Fe是否达标有关,而不同Fe含量渣样呈现不同的图像特征,鉴于此,基于图形识别的特征向量提取原理,分别采用卷积神经网络(CNN)算法与支持向量机(SVM)算法,构建了铜转炉吹炼造渣期渣含Fe预测模型,为图像识别技术在铜转炉吹炼终点判断中的应用奠定数模基础。两种模型的实例分析表明,卷积神经网络的训练集预测准确率98%,测试集预测准确率约50%;支持向量机模型的训练集预测准确率99%,测试集预测准确率62%。
  • 吴钧,曾鹏,周中华,姜艳,邱伟佳,张少博,杨全胜,王禹
    摘要:
    开展了两种加压浸出工艺处理锌浸出渣的试验研究。“加压还原浸出+氧压浸出”取代原针铁矿工艺的“三段逆流热酸浸出+还原”,锌焙烧矿到铅渣的渣率为15.74%,锌、铁、铜、铟、镁的浸出率分别为99.32%、93.50%、95.02%、91.03%、99.97%,各项指标均优于原工艺,锌、铟的浸出率分别提高了1.82、11.03个百分点,反应时间由14 h缩短为4 h,液固分离次数由4次减少为2次。“两段逆流加压浸出”取代原黄钾铁矾工艺的“硅浸+预中和+黄钾铁矾沉铁”,锌焙烧矿到二段渣的渣率为35.88%,锌、铁、铜、铟、镁的浸出率分别为98.50%、4.94%、90.48%、2.69%、93.77%,各项指标均优于原工艺,浸出后液(相当于水解除铁后液)可以直接返回中性浸出工序,反应时间由16 h缩短为4 h,液固分离次数由3次减少为2次。加压浸出采用密闭的加压釜,更容易实现整个炼锌系统蒸汽平衡,无需额外增加蒸汽锅炉。
  • 王子豪,王海北,揭晓武,杨必文,王德卿
    摘要:
    以废加氢催化剂、废汽车催化剂为原料,利用红土镍矿调整熔炼渣型,采用还原熔炼综合回收各物料中的有价金属,并系统研究了各工艺条件对有价金属回收率的影响。结果表明,在红土镍矿配比1.5︰1、CaO添加量7.5%、熔炼温度1 525 ℃、保温时间2 h的优化条件下,渣计Ni、Mo、V的回收率分别达到96.82%,96.66%和89.69%,同时贵金属Pt、Pd和Rh回收率分别达到90.19%,98.00%和94.85%,实现了原生矿与多源固废协同处置综合回收有价金属的目的。
  • 梁源,黄凤珍
    摘要:
    平行流铜电解精炼新技术自2011年首次720槽大规模工业化应用以来,已发展10年有余,电流密度从330 A/m2一跃提升至420 A/m2以上,经济技术指标先进。通过对新技术的研发机理阐述、生产实践应用案例介绍、技术经济指标对比分析、未来发展前景期望等方面进行论述,得出平行流铜电解新技术在提高电解过程的时空产率上有绝对优势,为今后极高电流密度下实现化学和物理质量方面铜沉积技术研发奠定基础。
  • 轻有色金属
  • 刘梦楠,李晓庆,周军,姚桢,彭茜,李斌,刘卫
    摘要:
    选取电煅煤和沥青焦为骨料,研究工艺参数和原料特性对酚醛树脂与炭素骨料静态浸润性能的影响,并通过FT-IR、XPS分析炭素骨料与酚醛树脂的表面官能团和元素赋存形态。结果表明,酚醛树脂对电煅煤/沥青焦的静态浸润性随着骨料粒度、加热温度、加热时间的增加而逐渐增大,随着振动次数的增加呈现先增加后减小的变化趋势。酚醛树脂对电煅煤/无烟煤的浸润性能受到原料化学组成、晶体结构及流变性能的共同影响,酚醛树脂在炭素骨料表面的铺展和扩散取决于表面官能团的相互作用(氢键、静电键及酸碱中和反应)。
  • 曹瑞雪,康泽双,刘万超,闫琨,张腾飞,张延利
    摘要:
    赤泥是氧化铝生产过程中产生的碱性工业固废。以赤泥为主要原料制备CO2吸收矿化材料,分析了吸收矿化反应过程、反应前后赤泥浆液中Na+转移特性及pH与吸收矿化效率的关系。结果表明,赤泥浆液吸收矿化CO2后,赤泥出现一定量的钙霞石和方解石、比表面积增加至12.0 m2/g。同时,部分Na+从赤泥转入溶液中,溶液中钠离子升高至2.81 g/L。采用赤泥吸收矿化CO2效率为27%以上,矿化CO2后产生的赤泥pH稳定维持在7.5左右。
  • 康敏,赵效益,王望泊,程文康,曹欢,王勇,程倩
    摘要:
    采用t-BAMBP-磺化煤油系配置的有机相对含铷、铯的高盐废液进行除钾试验,然后进行萃取分离试验,分别探索了硫酸铝用量与pH对除钾的影响,萃取过程中料液pH、萃取剂浓度、萃取时间、萃取相比、萃取级数对铷、铯萃取率,以及洗涤过程中洗涤相比、洗涤级数对铷铯洗脱率的影响。研究表明,料液pH=12.5、萃取相比O/A=1、选用1 mol/L萃取剂在室温下萃取5 min,铯萃取率可达99.95%。对高盐废液进行11级萃取(6级萃取、3级洗涤、2级反萃)连续试验,有机相中铯萃取率达99%以上,65%的铷留在水相中,可以较好地将铷与铯分离。最终制备出纯度98.3%的氯化铯产品。
  • 稀贵金属
  • 董攀飞,徐志高,吴明,沙傲阳,何正艳,瞿 军
    摘要:
    采用恒界面池法研究了N263-HSCN体系萃取锆和铪的动力学,考察界面积、萃取槽搅拌速度、温度对萃取锆和铪的影响,从而确定萃取动力学类型。结果表明,当搅拌速度小于130 r/min时,萃取过程由扩散反应控制,锆铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加而增大;当搅拌速度在130~170 r/min时,萃取过程由化学反应控制,锆和铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加基本保持不变。随着界面积的增加和温度的提高,锆和铪的萃取速率常数均增加,其表观活化能分别为42.06 kJ/mol和31.77 kJ/mol,说明该萃取过程为相界面处的化学反应控制过程。计算出锆和铪萃取的焓变分别为39.59 kJ/mol和29.30 kJ/mol,熵变分别为-147.53 J/(mol?K)和-174.38 J/(mol?K),在298.15 K时吉布斯自由能变分别为83.57 kJ/mol和81.29 kJ/mol。
  • 吴为荣,华芳,陈建福,周健,胡诗彤
    摘要:
    含砷难处理金精矿生物氧化预处理后,金精矿的金品位为87.23 g/t,经氧化脱砷脱硫后金精矿的矿物成分简单,对该金精矿样品进行硫氰酸铵浸出试验研究,通过不同氧化剂(次氯酸钙、高锰酸钾、硫酸铁)、氧化剂用量、浸出剂用量、浸出体系pH、浸出时间等条件进行试验,研究不同试验因素对硫氰酸铵浸出金的影响。在浸出体系pH小于2,浸出剂硫氰酸铵用量40 g/L,氧化剂硫酸铁的用量20 g/L,浸出时间5 h时,可获得金的浸出率为93.99%的良好指标。该氧化金精矿在常温常压下,采用硫氰酸铵浸出工艺是可行的。
  • 周贺鹏,谢帆欣,张臻悦,李运强,郭江凤,张永兵,罗仙平
    摘要:
    离子型稀土矿在浸出过程中浸出剂与矿石表面水合机制较为复杂,颗粒间的桥式胶结因离子吸附交换过程中存在多种作用力与分散作用而容易发生断裂,从而使微细颗粒发生迁移和重新排列,并在孔喉处沉淀,产生堵塞现象,影响离子型稀土的浸出效率。为揭示离子型稀土矿在原地浸出过程中微细颗粒的迁移规律,并找到适宜的调控方法,以龙南足洞离子型稀土矿为研究对象,采用实验室柱式溶浸法,考察了浸出剂质量浓度、黏度、流速、水力梯度、矿体高度及矿体含水率对微细颗粒迁移的影响。结果表明,离子型稀土矿浸出过程微细颗粒的迁移是影响浸出效率的重要因素之一。在外力的作用下,微细颗粒在浸出过程中易随浸出剂发生迁移运动。当调控浸出剂质量浓度低于4%,浸出剂黏度不超过1.5 mPa?s,水力梯度小于0.75,浸出剂流速低于3 mL/min,原矿含水量大于11%时,矿体中微细颗粒迁移率较低,矿体渗透性保持良好,有利于浸出液的渗流和稀土离子的浸取。
  • 刘会争,张臻悦,池汝安,龙菲,陈文斗,刘德峰,陈卓
    摘要:
    研究了以碳酰胺为助浸剂的风化壳淋积型稀土矿浸取稀土工艺。通过柱浸方式模拟原地浸出过程,在单因素试验基础上,采用响应曲面法建立二次多项数学模型,以稀土浸取率为响应值,探究助浸剂碳酰胺浓度、浸取温度和浸取剂溶液pH对稀土浸取率的影响,分析各因素间的交互作用。结果表明,影响稀土浸取率从强到弱的因素依次是浸取剂溶液pH、碳酰胺浓度、浸取温度。在浸取剂乙酸铵浓度0.10 mol/L条件下,最佳工艺参数为碳酰胺浓度0.59 mol/L、浸取温度25.03 ℃、浸取剂pH=5.51,该条件下稀土浸取率响应值为97.50%。实际试验稀土浸取率为96.36%。两者误差较小,表明采用响应曲面模型得到的工艺参数是基本可靠的。
  • 材料与设备
  • 任宇昊,李伟伟,姚路,李鹏发,司江菊
    摘要:
    以废旧锂离子电池正极材料为原料,采用燃烧法制备高性能富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54-xNi0.13Co0.13AlxO2,实现了多组元金属离子的高值转化和全量利用,从根本上缩短产品化路径,消减二次污染。SEM和XRD检测表明,所有样品形貌差别不大,基本呈球形,直径约0.5 μm,样品均无杂相峰出现,且都具有六方晶系的ɑ-NaFeO2结构、 空间群,具有良好的层状结构。电化学测试表明,当x=0.03时,所得样品具有最佳的电化学性能,0.5 mA恒电流条件下,首次放电容量为238 mAh/g,200周循环后放电容量保持率为80.3%。
  • 环境工程
  • 张保平,肖煜坤,张恒,王尹
    摘要:
    采用稻草制备的季铵木质素对Cr(Ⅵ)进行吸附,通过对吸附前后季铵木质素的傅里叶红外光谱 (FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析吸附过程的机理,考察了Cr(Ⅵ)起始浓度、温度、时间和起始pH对吸附效果的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)主要以HCrO4-形态被季铵和胺基吸附,部分被吸附后的HCrO4-被苯环上的烷基及酚羟基还原成Cr(Ⅲ)并被羧基吸附,少量Cr(Ⅵ)直接被电子官能团还原成Cr(Ⅲ)。当Cr(Ⅵ)起始浓度为50 mg/L、起始pH为1.08、120 min和25 ℃时,Cr(Ⅵ)去除率达到99.76%,吸附过程遵循准二级动力学和Langmuir模型,表明吸附过程为单分子层均质化学吸附。通过对季铵木质素吸附Cr(Ⅵ)的机理和行为研究,可以为稻草的资源化利用和铬的去除提供理论依据。
  • 赵锦辉,赵龙胜,刘向生,齐少雷,刘德鹏,冯宗玉
    摘要:
    离子吸附型稀土矿富含宝贵的中重稀土战略资源,工业开采过程产生的氨氮污染问题长期备受关注。分别以硫酸镁、氯化钙和硫酸铵柱浸模拟离子吸附型稀土矿浸取尾矿,以中黄13大豆为供试作物,开展了室外盆栽试验,探究其对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响。结果表明,与采用铵浸尾矿种植相比,采用镁浸或钙浸尾矿种植的豆苗株高相当或更高,叶片的叶绿素含量更高或相当,根系生长正常,主根明显,侧根茂盛,且地径明显更粗,这可能与镁、钙等能直接参与叶绿素合成、加速糖分运输、改善土壤板结等有关。与采用硫酸铵浸取剂浸矿相比,采用硫酸镁、氯化钙浸取剂浸矿对离子吸附型稀土矿区土壤的生态影响更小,这也为离子吸附型稀土矿绿色开采和浸矿场地污染防治指明了发展方向。
  • 冶金史
  • 黄梅,吴晓桐,陶莉,史忞
    摘要:
    贵州东北部的务川地区是中原文化向云贵高原传播的前沿地带,考古发现大量的两汉时期中原汉文化遗存,包括种类繁多的青铜器。本研究对务川地区3个遗址出土的15件东汉时期青铜器开展了合金成分和铅同位素分析。结果显示,务川东汉时期青铜器主要为铅锡青铜,铅同位素组成反映了青铜器中铅料的来源。务川东汉青铜器的铅料相较于务川西汉青铜器发生明显的转变,铅料来源较为复杂,至少存在四处矿产地,反映了东汉时期云贵高原多个铅矿得到开发。研究发现1件务川东汉青铜器具有高放射成因铅特征,其铅料可能产自滇东北昭通一带的高放射成因铅铅矿,这是目前该矿早期开采的重要证据。

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