检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2025年第4期45卷 1137-1142页

作者：厉岩胡文斌王晨晔李会泉孙振华中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

黏土型锂矿作为重要的战略锂资源,因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确,阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取,结合矿物解离分析(MLA)、X射线衍射(XRD)、电感耦合... 详细信息

黏土型锂矿作为重要的战略锂资源,因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确,阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取,结合矿物解离分析(MLA)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、扫描电子显微镜(SEM)和飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)等,对云南某地区黏土型锂矿的锂分布规律和结合状态进行了详细分析。研究结果显示,矿石表面呈现颗粒状和片状结构,伴有微小的凹凸颗粒,结合XRD和MLA分析,原矿主要由一水硬铝石、勃姆石、锐钛矿和黏土矿物(如高岭石[Al_(2)Si_(2)O_(5)(OH)_(4)]和锂绿泥石[LiAl_(5)Si_(3)O_(10)(OH)_(8))]组成,表明该矿物是一种铝土质碳酸盐黏土型锂矿。矿石中锂的总量为3293μg·g^(-1),其中88.61%锂以结构稳定的硅酸盐/铝硅酸盐结合态存在,9.64%锂以碳酸盐/磷酸盐结合态存在,其余部分的锂以游离态、离子交换态和硫化物结合态存在。TOF-SIMS结果表明了锂与铝、硅、钾等元素在矿石中的分布重叠,证实锂以较为稳定的、不易被其他阳离子取代的结合态分布在黏土型矿相中。经过浓氢氟酸浸出后黏土矿相消失,进一步验证了锂主要分布于黏土型铝硅酸盐矿物中。该研究为黏土型锂矿中锂的赋存形态和分布规律提供了深入分析,为实现黏土型锂矿中锂的选择性高效提取提供了理论指导。

关键词：黏土型锂矿逐级化学提取矿物解离分析综合利用

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电镀污泥成分X荧光检测水分影响机制及校正方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 419-425页

作者：滕婧石垚李会泉刘作华李志宏何明星张晨牧重庆大学化学化工学院重庆401331 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 河北工程大学信息与电气工程学院河北邯郸056038

电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1000万吨,因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大,同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和... 详细信息

电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1000万吨,因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大,同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和污染环境。传统化学分析测试过程复杂周期长,不利于电镀污泥实时污染防控。能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱法分析快速简便、费用低廉、可实现原位检测,然而电镀污泥样品含水率高、成分含量不稳定,影响测试结果的及时性和准确度,导致关键元素的资源转化效率难以保证、环境污染管控难度高。因此需要分析X荧光检测水分影响机制并探究水分校正方法,以提高EDXRF测试结果准确度。以不同含水率电镀污泥为对象,研究了水分对电镀污泥EDXRF测试过程中光谱本底、散射峰、目标元素特征峰的影响机制,通过目标元素特征峰与瑞利散射峰强度的比值、样品含水率ω0 wt%和目标元素含量Ci%建立水分校正模型,探究了Ca、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn目标元素的水分校正方程中的实验修正因子。结果表明,水分抬高了光谱本底改变谱峰轮廓,对低能段、计数小的谱峰测试结果影响较大。含水率越高,散射峰净强度越大,瑞利散射线更能准确描述散射峰净强度和含水率的关系,目标元素特征峰与瑞利散射峰强度比值与含水率、目标元素含量能够准确符合线性关系。水分校正模型对Cr、Fe、Ni、Cu、Zn五种重金属校正结果准确度较高,校正值与基准值相关系数R2均大于0.95,RMSE均小于0.05,对Ca元素校正准确度较低R2为0.93,RMSE为1.046需增加相关校正因子进一步优化。该研究有望应用于再生铜行业电镀污泥处置现场测量的水分校正方法中,在提高电镀污泥资源利用效率的同时降低环境污染风险。

关键词： X射线荧光光谱电镀污泥水分影响基体效应散射校正

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红土镍矿加压浸出反应釜结垢机理

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中国有色金属学报 2024年

作者：赵泽森陈杰王晨晔李会泉中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心

加压酸浸技术是目前提取红土镍矿中镍钴应用最为广泛的湿法提取技术，具有能耗低、碳排放量少、镍钴回收率高等优点，但高压釜易结垢导致其有效容积减小、釜内流体流型改变、管线堵塞。本文为了明晰红土镍矿加压酸浸高压釜结垢生成机理... 详细信息

加压酸浸技术是目前提取红土镍矿中镍钴应用最为广泛的湿法提取技术，具有能耗低、碳排放量少、镍钴回收率高等优点，但高压釜易结垢导致其有效容积减小、釜内流体流型改变、管线堵塞。本文为了明晰红土镍矿加压酸浸高压釜结垢生成机理，通过化学分析、MLA矿物自动定量分析系统、扫描电镜等手段对高压釜结垢的矿物组成、主要矿物颗粒、元素赋存状态、嵌布特征和粒度分布等矿物学特征进行了研究。结果表明，高压釜结垢主要以水合硫酸铝为骨架，包裹红土镍矿浸出渣中的赤铁矿、铬铁矿等矿相形成。镍、钴、锰、镁等金属元素通过吸附进入高压釜结垢，其中镍和钴主要是被含铁矿相吸附。

关键词：红土镍矿湿法冶金加压浸出高压釜结垢

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中国镍资源物质流动与碳排放分析

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化工进展 2024年第11期43卷 6563-6572页

作者：孟星宇宗宇航张西华阎文艺孙峙上海第二工业大学资源与环境工程学院上海201209 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院化学化工科学数据中心北京100190

镍作为一种战略性资源已广泛应用于新能源汽车、风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源技术,在经济社会发展中具有重要意义。中国是世界上最大的镍消费国,但镍资源在我国的贸易流动及各省碳排放分布尚缺乏深入细致的研究。本文基于全生... 详细信息

镍作为一种战略性资源已广泛应用于新能源汽车、风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源技术,在经济社会发展中具有重要意义。中国是世界上最大的镍消费国,但镍资源在我国的贸易流动及各省碳排放分布尚缺乏深入细致的研究。本文基于全生命周期理念,将物质流分析法(MFA)和排放因子法(IPCC)相结合,开展了中国2010—2020年镍物质流动分析和不同省份典型镍产品碳排放核算研究。结果表明,中国镍物质流从2010年的60×10^(4)t增加至2020年的124×10^(4)t,其中采矿阶段主要源于进口,冶炼阶段由进口为主转变为国内供应为主,产品制造阶段不锈钢占比最大,终端应用阶段镍产品经回收后循环利用。1t精炼镍生产阶段、镍铁生产阶段、硫酸镍生产阶段的碳排放量分别为CO_(2)10.19t、CO_(2)14.01t、CO_(2)28.76t;国内精炼镍、镍铁、硫酸镍在空间分布上主要集中在甘肃、山东、广东等地,时间上碳排放分别呈递增、波动和显著增长趋势。在能源低碳转型背景下,厘清镍资源物质流动和相关产品碳排放分布的关系,有助于完善镍资源管理机制,为实现我国镍工业低碳循环发展提供基础数据及方法学支撑。

关键词：镍物质流动碳排放全生命周期物质流分析法排放因子法

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红土镍矿加压浸出高压釜结垢机理

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中国有色金属学报 2024年第11期34卷 3766-3774页

作者：赵泽森陈杰王晨晔李会泉中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

加压酸浸技术是目前在红土镍矿镍钴提取工业上应用最为广泛的湿法提取技术,具有能耗低、碳排放量少、镍钴回收率高等优点。但在红土镍矿加压酸浸时,高压釜易结垢导致其有效容积减小、釜内流体流型改变、管线堵塞。为了明晰红土镍矿加压... 详细信息

加压酸浸技术是目前在红土镍矿镍钴提取工业上应用最为广泛的湿法提取技术,具有能耗低、碳排放量少、镍钴回收率高等优点。但在红土镍矿加压酸浸时,高压釜易结垢导致其有效容积减小、釜内流体流型改变、管线堵塞。为了明晰红土镍矿加压酸浸高压釜结垢生成机理,本文通过化学分析、MLA矿物自动定量分析系统、扫描电镜等手段对高压釜结垢的矿物组成、主要矿物颗粒、元素赋存状态、嵌布特征和粒度分布等矿物学特征进行了研究。结果表明:高压釜结垢主要以水合硫酸铝为骨架,包裹红土镍矿浸出渣中的赤铁矿、铬铁矿等矿相形成。镍、钴、锰、镁等金属元素通过吸附进入高压釜结垢,其中镍和钴主要是被含铁矿相吸附。

关键词：红土镍矿湿法冶金加压浸出结垢高压釜

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广西高铁铝土矿氧化铝的溶出与分离

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过程工程学报 2025年第2期25卷 201-209页

作者：吴浩马淑花欧彦君辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所) 北京100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象,在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上,第一步采用氢氧化钠溶液,对其中的氧化铝进行溶出。结果表明,该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其... 详细信息

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象,在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上,第一步采用氢氧化钠溶液,对其中的氧化铝进行溶出。结果表明,该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其中,氧化铁72.22wt%以铝针铁矿形式存在,27.78wt%以赤铁矿形式存在,在铝针铁矿中,铝对铁的取代率为24.5 mol/mol;氧化铝以三种形式存在,即三水铝石、一水软铝石和铝针铁矿,各占原矿的37.48wt%, 3.89wt%和42.46wt%。在低碱浓度(Na_(2)O 100 g/L)、反应温度180℃、反应时间1 h条件下,高铁铝土矿中以三水铝石和一水软铝石形式存在的氧化铝可近完全溶出,但矿物中的铝针铁矿在此温和条件下难以转化,严重影响新工艺的经济性。为了解决铝针铁矿中铝铁分离问题,基于针铁矿在一定温度下可向赤铁矿转化的机理,采用低温焙烧的方法将铝针铁矿转化为赤铁矿和活性氧化铝,在450℃温度下将富铁相焙烧0.5 h。研究发现,在转化过程中,铝针铁矿中约57wt%的氧化铝被释放到赤铁矿晶格之外,实现了铝-铁的分离和相转化。第三步将转化之后的矿物再次在低碱浓度(Na_(2)O 100 g/L)、反应温度220℃、反应时间1 h条件下溶出。被释放的氧化铝溶出后,三步法氧化铝的总溶出率可达到85.92%,且溶出后尾渣氧化铁含量达到83.06wt%以上,可用作炼铁原料。

关键词：高铁铝土矿铝针铁矿同晶取代氧化铝提取

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顺序式模拟移动床分离煤基混合醇的Aspen色谱动态模拟

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化工进展 2025年第3期44卷 1228-1242页

作者：曹俊雅宋恕哲贺鹏王利国赵雪锋曹妍李会泉中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学中丹学院北京100049 中国科学院大学化工学院北京100049

我国煤制乙二醇产能快速扩大,过程副产混合醇高值利用是重大需求。本文针对煤制乙二醇副产混合醇分离纯化难题,提出顺序式模拟移动床(SSMB)高效分离工艺。以IPE-18为吸附剂,乙醇/水(体积比1∶9)为洗脱剂,采用Aspen chromatography软件... 详细信息

我国煤制乙二醇产能快速扩大,过程副产混合醇高值利用是重大需求。本文针对煤制乙二醇副产混合醇分离纯化难题,提出顺序式模拟移动床(SSMB)高效分离工艺。以IPE-18为吸附剂,乙醇/水(体积比1∶9)为洗脱剂,采用Aspen chromatography软件构建了6柱SSMB模型,开展了乙二醇和1,2-丁二醇连续色谱分离动态模拟研究。以三角形理论最佳操作点为初始参数,通过单因素考察优化方法,探索了洗脱液流量和子步骤切换时间对产品纯度及产能的影响规律,获得了最优操作参数和柱内浓度分布动态变化机制。结果显示,在最优参数下,乙二醇纯度和产能分别达到98.29%和0.4303kg/d;1,2-丁二醇纯度和产能分别达到98.11%和0.0972kg/d,实现了二者的高效分离。最后,针对整体工艺开展了技术经济性分析,6柱SSMB的产品单位处理量为1.07kg/d,溶剂消耗为4.04。本文结果将对SSMB分离煤基混合醇工业化放大提供有效支撑。

关键词：动态仿真色谱分离顺序式模拟移动床乙二醇 1,2-丁二醇

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水热合成SrTi_(x)Zr_(1–x)O_(3)的微观形貌及第一性原理计算

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硅酸盐学报 2024年第6期52卷 2003-2015页

作者：李啸虎张笑妍王楚瑜李卓然郭晶晶干科北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

采用水热合成钙钛矿Sr Ti_(x)Zr_(1–x)O_(3)纳米单晶颗粒,系统研究不同钛/锆比(Ti/Zr,摩尔比)对晶体颗粒物相组成、微观形貌和光响应特征的影响规律。当Ti:Zr摩尔比为1:3和3:1时,颗粒均为六面体形貌;但在Ti/Zr摩尔比为1时,部分颗粒呈... 详细信息

采用水热合成钙钛矿Sr Ti_(x)Zr_(1–x)O_(3)纳米单晶颗粒,系统研究不同钛/锆比(Ti/Zr,摩尔比)对晶体颗粒物相组成、微观形貌和光响应特征的影响规律。当Ti:Zr摩尔比为1:3和3:1时,颗粒均为六面体形貌;但在Ti/Zr摩尔比为1时,部分颗粒呈星状形貌。采用第一性原理计算,获得不同超晶胞构型的能带结构和晶格参数,从理论上阐明了钛/锆比对颗粒形貌变化规律的影响机制,不同晶体构型诱导的异相成核机制,以及原子随机排列产生的晶格畸变,共同导致星状颗粒形貌的形成。随着Ti的摩尔比降低,禁带宽度逐渐增大,这与实验结果相符。

关键词：锆钛酸锶水热法颗粒形貌第一性原理

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微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙

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过程工程学报 2025年第2期25卷 179-189页

作者：田文鑫杜浩刘彪王少娜中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 中国科学院大学国际学院北京100190

CO_(2)矿化利用是低品位石灰石和含钙固废资源化利用的重要方向,以乙酸为介质的间接矿物碳酸化固定CO_(2)工艺由于乙酸介质可循环,被认为是新一代的清洁工艺,但该工艺加压5 MPa下碳酸化反应转化效率不足20%,即使引入萃取剂后碳酸化反应... 详细信息

CO_(2)矿化利用是低品位石灰石和含钙固废资源化利用的重要方向,以乙酸为介质的间接矿物碳酸化固定CO_(2)工艺由于乙酸介质可循环,被认为是新一代的清洁工艺,但该工艺加压5 MPa下碳酸化反应转化效率不足20%,即使引入萃取剂后碳酸化反应转化效率仍不足30%,限制了其工业化应用。针对乙酸体系反应过程碳酸化反应转化效率低的问题,本研究开发了微气泡强化碳酸化法制备纳米碳酸钙新工艺,系统研究了介质钙含量、反应温度、反应时间、pH值、曝气头孔径等对碳酸化反应转化效率的影响。结果表明:(1)最优工艺条件为:反应时间1 h,反应温度80℃,初始pH值7.2,初始钙含量70.07 g/L,曝气头尺寸0.22μm,在常压条件下碳酸化反应转化效率可达19.17%,与加压3 MPa的转化效率相当,同时实现了乙酸介质的再生循环,源头上避免了废水产生。(2)将有机溶剂磷酸三丁酯(TBP)与微气泡技术耦合,所得碳酸化反应转化效率达57.5%,比文献报道的加压萃取工艺提高了13.4个百分点。(3)在常压条件下制得长度400~800 nm、宽度小于100 nm的棒状文石型纳米碳酸钙产品。

关键词： CO_(2) 微气泡碳酸钙萃取纳米材料

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浓硫酸活化五氧化二钒制备高浓度全钒液流电池正极电解液

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化工学报 2023年第S01期74卷 338-345页

作者：胡超董玉明张伟张红玲周鹏徐红彬中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 燕山大学环境与化工学院河北应用化学重点实验室河北秦皇岛066004 中国科学院大学北京100049

全钒液流电池是大规模储能领域首选的化学储能技术之一。因电解液成本占比较高,通常采用成本相对较低的五氧化二钒作为原料来制备全钒液流电池电解液。针对五氧化二钒在硫酸中溶解度较小、直接使用硫酸溶解五氧化二钒难以制备出高浓度... 详细信息

全钒液流电池是大规模储能领域首选的化学储能技术之一。因电解液成本占比较高,通常采用成本相对较低的五氧化二钒作为原料来制备全钒液流电池电解液。针对五氧化二钒在硫酸中溶解度较小、直接使用硫酸溶解五氧化二钒难以制备出高浓度电解液的问题,本研究通过将硫酸与五氧化二钒进行升温活化处理,水溶后即可实现高浓度五价钒电解液的制备。采用XRD、Raman、FT-IR等手段对活化后固体的组成、结构和溶解过程进行分析。结果表明,在活化温度为180℃、活化时间为3 h、硫酸与五氧化二钒摩尔比为4时,五氧化二钒溶解质量分数高达98.5%,溶解的钒离子浓度高达3 mol·L^(-1)。硫酸与五氧化二钒升温活化后生成V2O_(3)(SO_(4))_(2),改变原有的五氧化二钒的结构,导致活化后的物质水溶时溶解性增加,并且溶解后的钒离子价态以V(Ⅴ)形式存在。溶液中高浓度的V(Ⅴ)离子会与SO_(4)^(-)络合反应生成VO_(2)SO_(4)^(-),同时溶液中VO^(+)_(2)也会发生聚合形成V_(2)O_(3)^(4+)、V2O_(4)^(2+)等多聚体。

关键词：五氧化二钒正极电解液全钒液流电池溶解度升温活化

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