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LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)正极材料合成对匣钵的侵蚀过程

有色金属（冶炼部分） 2023年第4期 83-88页

作者：张丽芬万洪强王奉刚马云聪黄彦强孙振华李少鹏长沙矿冶研究院有限责任公司长沙410012 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 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

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机... 详细信息

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明:LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)合成过程中,主要是锂离子侵蚀,侵蚀产物为LiAlO_(2),同时对原有匣钵基体破坏形成了新物相Mg_(6)Al_(2)(OH)_(18)·4.5H_(2)O;镍、钴、锰三种金属离子在高温合成过程中并未对匣钵基体侵蚀形成新物相。经过侵蚀的匣钵明显分成两层,两层之间有一个过渡带状,可能是中间形成的致密过渡层,避免匣钵进一步被破坏。

关键词：三元正极材料匣钵侵蚀机理

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电石渣焙烧制备活性氧化钙及粒级影响规律

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洁净煤技术 2023年第11期29卷 133-139页

作者：颜坤朱干宇李会泉郑跃武张建波杨悦邢岗周少湘常永生孟子衡中国科学院过程工程研究所中科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北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 华能沁北发电有限责任公司河南济源454650 北京亘源环保有限公司北京101300

电石渣→氧化钙→电石的循环利用,是实现电石渣钙质资源循环回用的有效途径,但由于电石渣组成复杂、提纯困难,目前仍难以实现大规模制备活性氧化钙循环利用。系统考察了电石渣焙烧过程的物相形貌变化,研究了不同粒径范围的电石渣成分组... 详细信息

电石渣→氧化钙→电石的循环利用,是实现电石渣钙质资源循环回用的有效途径,但由于电石渣组成复杂、提纯困难,目前仍难以实现大规模制备活性氧化钙循环利用。系统考察了电石渣焙烧过程的物相形貌变化,研究了不同粒径范围的电石渣成分组成差异,通过研究电石渣粒度特征及各粒级电石渣的焙烧特性,确定颗粒分级对电石渣制备活性氧化钙性能的影响。结果表明:电石渣中杂质集中在<45μm及>180μm颗粒中,酸不溶物、Fe、C等主要集中在150μm以上颗粒中;焙烧过程中,钙质组分在350~460℃、550~720℃两阶段逐渐转化为氧化钙,大部分碳质杂质颗粒能在800℃以下完成分解,影响制备活性氧化钙产品性能;活性氧化钙的抗压强度主要受颗粒粒度影响,活性度受粒径、成分共同影响,细颗粒会填补压制过程中颗粒间间隙,提高强度但阻碍水分渗透,粗颗粒中杂质过多难以分解且分解形成大型孔道,影响产品强度、活性,45~106μm较适宜制备活性氧化钙,活性度达411 mL(以4 mol/L标准盐酸计),抗压强度达2.46 MPa。上述研究可为电石渣循环回用提供借鉴。

关键词：电石渣资源化利用活性氧化钙活性度焙烧颗粒分级

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LiCoO_(2)烧结用匣钵侵蚀机制研究

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矿冶工程 2023年第4期43卷 144-146,153页

作者：张丽芬万洪强王奉刚马云聪黄彦强孙振华李少鹏长沙矿冶研究院有限责任公司湖南长沙410012 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 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) 战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

以工业上用于烧结合成LiCoO_(2)、经反复多次使用报废的匣钵为研究对象,通过荧光分析、化学成分分析、物相分析、微观结构以及能谱分析等研究了LiCoO_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明,用于盛装碱式碳酸钴和碳酸锂并在950℃... 详细信息

以工业上用于烧结合成LiCoO_(2)、经反复多次使用报废的匣钵为研究对象,通过荧光分析、化学成分分析、物相分析、微观结构以及能谱分析等研究了LiCoO_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明,用于盛装碱式碳酸钴和碳酸锂并在950℃下煅烧15 h的匣钵在使用15次后发生侵蚀损毁,在LiCoO_(2)合成过程中,对匣钵的侵蚀主要为锂离子侵蚀,侵蚀产物主要有四方晶系LiAlO_(2)、α⁃LiAlO_(2)、LiAlSiO_(4)、Li_(3)AlSiO_(5)和Li_(3.17)Si_(0.7)S_(0.3)O_(4);钴离子不参与侵蚀反应,但合成的锂钴化合物会沿着匣钵的孔道进行迁移,并沿着迁移孔道沉积。

关键词：高温合成合成装置钴酸锂匣钵侵蚀机理

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熔盐电解渣磁选—焙烧—浸出提取稀土元素

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有色金属（冶炼部分） 2023年第5期 43-51页

作者：闫荣伟李会泉邢鹏叶春林王晨晔朱干宇钟立钦中国科学技术大学稀土学院合肥230026 中国科学院赣江创新研究院江西赣州341119 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 中国南方稀土集团有限公司江西赣州341000

以稀土熔盐电解渣为原料,提出了磁选—焙烧—浸出工艺提取稀土元素。全过程工艺考察结果表明,原料在100 mT的最佳磁场强度条件下,除铁率达到45.59%,非磁性相在焙烧浸出过程的最佳工艺条件为:焙烧温度750℃、CaO添加量30%、浸出温度25℃... 详细信息

以稀土熔盐电解渣为原料,提出了磁选—焙烧—浸出工艺提取稀土元素。全过程工艺考察结果表明,原料在100 mT的最佳磁场强度条件下,除铁率达到45.59%,非磁性相在焙烧浸出过程的最佳工艺条件为:焙烧温度750℃、CaO添加量30%、浸出温度25℃、盐酸浓度3 mol/L,全过程工艺的Nd、Pr的总回收率分别达到95.98%、96.15%。采用原位XRD表征结合热力学分析,明晰了焙烧过程矿相转化规律,发现在焙烧过程中REF_(3)与CaO反应生成REO,同时CaCl_(2)与CaO、REF_(3)先生成REOCl, REOCl再进一步转化为REO,提高焙烧温度能够减少难溶物相REOCl的生成,促进REF_(3)向易溶物相REO的转变,进而提高稀土浸出率。本研究可为稀土回收提供理论指导。

关键词：稀土回收熔盐电解渣磁选焙烧矿相转化

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碳化铌高温磷化制备MAX相Nb_(2)PC

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矿冶 2025年第1期34卷 104-111,168页

作者：丛良伟庞昇王志李来时吴玉胜沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 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北京100190

理论计算结果已经证实MAX相Nb_(2)PC机械性能优于其它MAX相,是极具发展潜力的结构材料。但受限于现有含磷MAX相制备过程存在的原料成本高(原料需使用高纯金属、红磷、石墨粉体)、反应器设计复杂(反应需在密闭石英反应器中进行)以及反应... 详细信息

理论计算结果已经证实MAX相Nb_(2)PC机械性能优于其它MAX相,是极具发展潜力的结构材料。但受限于现有含磷MAX相制备过程存在的原料成本高(原料需使用高纯金属、红磷、石墨粉体)、反应器设计复杂(反应需在密闭石英反应器中进行)以及反应时间长(由于磷沸点低,需进行长时间的低温磷化—高温反应制备MAX相)等瓶颈问题,含磷MAX相的深入研究一直被忽视。基于此,提出基于气固反应机理的含磷MAX相高温磷化制备新思路,利用磷铁渣中的FeP高温释放磷蒸汽特征,使其在高温下对Nb_(2)O_(5)碳热还原产物NbC进行磷化,成功实现了MAX相Nb_(2)PC的高效制备。同时,探究了原料配比、烧结温度及保温时间对产物纯度的影响。结果表明,当NbC与磷铁渣摩尔比为1∶5时,在1200℃下保温1 h可得到纯度大于99%的Nb_(2)PC。该方法有望为含磷MAX相的低成本、规模化制备提供技术基础。

关键词：磷铁渣 NbC 高温磷化气固反应 Nb_(2)PC

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电石渣湿法脱硫过程亚硫酸钙强制氧化及杂质影响规律

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过程工程学报 2023年第12期23卷 1725-1738页

作者：郑跃武孟子衡练领先韩吉亮赵立文王兴国邢岗朱干宇李会泉华能沁北发电有限责任公司河南济源454650 中国科学院过程工程研究所中科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北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 河北冶金建设集团有限公司技术中心河北邯郸056033 北京亘源环保有限公司北京101300

电石渣主要成分为氢氧化钙,可以代替石灰石进行湿法烟气脱硫,但是电石渣的碱性较强,脱硫产物亚硫酸钙颗粒细小,可能会影响其氧化结晶过程。系统考察了不同工艺条件对亚硫酸钙氧化及硫酸钙结晶过程中粒径、氧化速度、含水率及微观形貌的... 详细信息

电石渣主要成分为氢氧化钙,可以代替石灰石进行湿法烟气脱硫,但是电石渣的碱性较强,脱硫产物亚硫酸钙颗粒细小,可能会影响其氧化结晶过程。系统考察了不同工艺条件对亚硫酸钙氧化及硫酸钙结晶过程中粒径、氧化速度、含水率及微观形貌的影响规律,并得到优化的工艺条件:亚硫酸钙浓度为5 g/L,曝气量为400 mL/min,初始pH为5.5,反应温度为40℃,反应时间为4 h;在最优条件下得到了粒度大、含水率低、纯度高和形貌均匀的脱硫石膏(主要为二水硫酸钙)产品,有利于其后续的资源化利用。电石渣在酸性条件下各元素浸出的先后顺序为Na>Ca>Mg>Si>Fe>Al;在上述最佳反应条件下考察了Na,Mg,Si,Fe,Al等杂质对亚硫酸钙的氧化过程及硫酸钙结晶的影响,结果表明,Mg,Si,Fe对亚硫酸钙氧化速率有明显促进作用,而Al,Na抑制亚硫酸钙氧化;同时添加杂质Si对硫酸钙结晶几乎无影响,添加杂质Mg,Fe,Na对硫酸钙结晶影响较小,而添加杂质Al对硫酸钙结晶有明显不利影响。本研究以电石渣基亚硫酸钙为原料,开展了亚硫酸钙氧化与二水硫酸钙结晶研究,为工业实际电石渣脱硫的强制氧化过程提供理论指导。

关键词：电石渣湿法脱硫亚硫酸钙氧化杂质

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二次铝灰水解渣分质利用研究

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轻金属 2022年第1期 40-46页

作者：黄形中李占兵李少鹏武文粉刘青青李会泉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

二次铝灰是一次铝灰回收金属铝产生的危险废物,我国二次铝灰年排放量超过400万吨,目前通常采用水解技术进行脱氮预处理,但水解渣利用难度较大。针对上述问题,本文提出了二次铝灰水解渣温和碱溶-稀酸除杂-成型烧结回收活性铝并制备耐火... 详细信息

二次铝灰是一次铝灰回收金属铝产生的危险废物,我国二次铝灰年排放量超过400万吨,目前通常采用水解技术进行脱氮预处理,但水解渣利用难度较大。针对上述问题,本文提出了二次铝灰水解渣温和碱溶-稀酸除杂-成型烧结回收活性铝并制备耐火材料骨料的利用工艺,系统考察了温和碱溶过程和稀酸除杂过程中反应时间、温度、浓度等因素对铝溶出率以及碱金属氧化物脱除率的影响,以实现活性铝的溶出及镁铝尖晶石和刚玉复合相耐火材料骨料的制备。结果表明,温和碱溶过程的适宜条件为反应时间0.5 h,氢氧化钠浓度200 g/L,反应液固比3 mL/g,反应温度75℃下,铝溶出率为23.03%,溶液铝浓度为17.57 g/L;稀酸除杂过程的适宜条件为反应时间0.5 h,盐酸浓度70 g/L,反应液固比7 mL/g,反应温度45℃下,所得含铝渣相中∑(Na,K)_(2)O<0.6%,所制备镁铝尖晶石-刚玉复合相材料体积密度为2.51 g/cm^(3),显气孔率为17.1%,Al_(2)O_(3)含量78.08%,可作为耐火材料骨料使用。本研究可为二次铝灰的资源化利用提供新的研究思路。

关键词：二次铝灰温和碱溶稀酸除杂耐火材料骨料水解渣

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胺基磷酸钠在卡林型金矿高效分选中的应用

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有色金属工程 2024年第6期14卷 90-98页

作者：赵海平刘敬智胡学平段文权高立强于梓丰王辉谭巧义刘志伟阮仁满中关村科技园区西城园管理委员会博士后科研工作站北方矿业有限责任公司分站北京100053 北方矿业有限责任公司北京100053 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

卡林型金矿的高效分选是金矿回收面临的重要挑战。卡林型金矿中的金以微细粒的形式赋存于黄铁矿中,降低了晶体的有序性。早期的研究证明:氧化后的黄铁矿和白云石间会发生同质化效应,导致颗粒间的异相团聚,从而恶化卡林型金矿的分选效果... 详细信息

卡林型金矿的高效分选是金矿回收面临的重要挑战。卡林型金矿中的金以微细粒的形式赋存于黄铁矿中,降低了晶体的有序性。早期的研究证明:氧化后的黄铁矿和白云石间会发生同质化效应,导致颗粒间的异相团聚,从而恶化卡林型金矿的分选效果。基于黄铁矿和白云石间的相互作用机理,提出了“强化分散”的原型技术,并筛选出胺基磷酸钠来实现原型技术的应用,在实验室实验中取得了良好的效果。通过浊度试验对药剂强化分散作用进行了验证,利用人工混合矿和高低品位卡林型金矿实际矿石的浮选来验证药剂在矿物分选过程中的作用。结果显示:胺基磷酸钠的加入可实现提高精矿中Fe、Au回收率,降低MgO上浮比例的预期目标,同时将Au的富集比提高到3.5左右。结果证明:胺基磷酸钠可通过强化氧化黄铁矿和白云石颗粒的分散来提高黄铁矿和白云石间的分选效率,从而优化卡林型金矿的浮选指标,该原型技术为含黄铁矿和白云石类矿物间高效分选技术的开发提供了相应的借鉴,具有推广应用的潜力。

关键词：卡林型金矿胺基磷酸钠分选黄铁矿白云石

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浮选配位化学模型、溶液化学计算和扩展的DLVO理论在浮选机理研究中的应用进展

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有色金属工程 2024年第3期14卷 98-110页

作者：赵海平刘志伟刘敬智胡学平段文权高立强于梓丰贾炎阮仁满中关村科技园区西城园管理委员会博士后科研工作站北方矿业有限责任公司分站北京100053 北方矿业有限责任公司北京100053 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

当把实验室的理论研究成果应用于生产实践时,经常发现两者间存在明显的差异,使得浮选研究,尤其是纯矿物研究的实用性大大降低,造成理论研究与实际应用结果存在差异的原因在于浮选过程的复杂性,研究中不仅要关注药剂在矿物表面吸附的化... 详细信息

当把实验室的理论研究成果应用于生产实践时,经常发现两者间存在明显的差异,使得浮选研究,尤其是纯矿物研究的实用性大大降低,造成理论研究与实际应用结果存在差异的原因在于浮选过程的复杂性,研究中不仅要关注药剂在矿物表面吸附的化学原理,还需要对浮选所处的化学环境(溶液条件、伴生矿物)进行综合的考虑分析。近年来,随着矿物浮选配位化学模型的提出和溶液化学理论的不断完善,给实现理论研究指导实际生产的目标提供了可能性。因此,收集总结了国内外关于矿物浮选配位化学模型、溶液化学计算和扩展的DLVO理论在矿物浮选机理研究中的应用实例,从理论内容、计算过程和应用实例等方面进行介绍并加以评论,以期对将来的浮选研究起到一定的参考作用。

关键词：浮选配位化学模型溶液化学扩展的DLVO理论浮选机理

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利用铁矾渣制备轻质固硫陶粒

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环境工程学报 2022年第11期16卷 3696-3704页

作者：刘明坤孙振华李少鹏王晨晔李会泉张银亮陈欢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 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 中国科学院大学化学工程学院北京100049 湖南邦普循环科技有限公司长沙410600 湖南中邦再生资源科技有限公司长沙410600

铁矾渣是锂电回收过程黄铁矾法除铁产生的废渣,高温条件下易分解产生二氧化硫。通过在铁矾渣中添加固硫剂制备固硫陶粒是实现铁矾渣合理利用的有效途径。通过计算高温环境下不同氧化物吉布斯自由能,并结合固硫剂铁矾渣混合焙烧实验,确... 详细信息

铁矾渣是锂电回收过程黄铁矾法除铁产生的废渣,高温条件下易分解产生二氧化硫。通过在铁矾渣中添加固硫剂制备固硫陶粒是实现铁矾渣合理利用的有效途径。通过计算高温环境下不同氧化物吉布斯自由能,并结合固硫剂铁矾渣混合焙烧实验,确定固硫效果较优的氧化钙作为固硫陶粒的固硫剂;同时,考察固硫剂掺量对固硫陶粒的固硫效果及性能的影响。结果表明,随着固硫剂掺量增加固硫率上升,固硫陶粒的吸水率和抗压强度先增加后减少,堆积密度和表观密度先减少后增加。当Ca/S比为2.35时,固硫陶粒的固硫率达到最高48.8%,吸水率为3.89%,抗压强度为0.79 MPa,表观密度和堆积密度分别为0.72 g·cm^(-3)和0.51 g·cm^(-3)。通过XRD和TG-DSC-FTIR分析固硫机理,发现硫酸盐通过与固硫剂相互作用形成了分解温度更高的CaSO4和K2SO4。固硫陶粒的毒性浸出实验结果符合国家标准。本研究结果可为铁矾渣的高值环保利用的相关研究提供参考。

关键词：固硫剂固硫机理铁矾渣重金属固定氧化钙

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