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过程工程学报 2025年

作者：陈畅张振全王宝华杜浩祁健王少娜李昊男王明华刘彪东北大学冶金学院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东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室承德钒钛新材料有限公司中国科学院大学国际学院

钒泥是钒浸出液在除杂净化过程中产生的一种固体废弃物，具有极高的回收价值。针对钒泥难以高效利用的问题，采用碱浸提钒法进行钒泥中钒的提取，研究了浸出温度、浸出时间和NaOH浓度对提钒效果的影响规律，筛选出最优条件：在反应温度9... 详细信息

钒泥是钒浸出液在除杂净化过程中产生的一种固体废弃物，具有极高的回收价值。针对钒泥难以高效利用的问题，采用碱浸提钒法进行钒泥中钒的提取，研究了浸出温度、浸出时间和NaOH浓度对提钒效果的影响规律，筛选出最优条件：在反应温度90℃、反应时间2 h、NaOH浓度20wt%、液固比2∶1的条件下，钒浸出率可达99.23%，此时尾渣中V2O5含量仅为0.48wt%。在此基础上，利用现有的富氧碱浸提钒工艺流程，进行钒泥协同钒渣强化提钒研究。在优化条件下，混合尾渣中钒含量为0.54wt%，钒泥中钒全部转化，钒泥中钒浸出率接近100%，钒渣提钒效果提高了约6个百分点。此时最佳的协同浸出工艺反应条件为：在反应温度150℃、氧气压力0.5 MPa的富氧碱浸后的料浆稀释至NaOH浓度为25wt%，添加初始钒渣质量10wt%的钒泥，浸出温度90℃，浸出时间1 h。通过对协同提钒过程进行表征研究，明确钒泥的加入可改变硅相，促进钒渣中钒的高效提取。该工艺可实现固废和钒渣原料中钒的高效协同提取与固废综合利用。

关键词：钒泥钒渣富氧碱浸协同提取综合利用

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废弃煤矸石资源化利用研究进展

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环境化学 2024年第6期43卷 1778-1791页

作者：张华林滕泽栋江晓亮杨幼明李庭刚江西省稀土清洁生产重点实验室中国科学院赣江创新研究院赣州341119 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市过程污染控制工程技术研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 江西理工大学材料冶金化学学部赣州341099 中国科学院大学北京100049

随着社会的高速发展,工业废物堆积造成的环境问题日渐严重.煤矸石是一种煤炭开采和洗选过程中产生的典型工业废弃物.其大量堆积不仅占用土地资源,而且还会污染环境,引起地下水污染,造成山体滑坡、塌陷等地质灾害,严重威胁人类生存环境.... 详细信息

随着社会的高速发展,工业废物堆积造成的环境问题日渐严重.煤矸石是一种煤炭开采和洗选过程中产生的典型工业废弃物.其大量堆积不仅占用土地资源,而且还会污染环境,引起地下水污染,造成山体滑坡、塌陷等地质灾害,严重威胁人类生存环境.近年来,“以废治废”模式成为了工业废弃物处置的研究热点之一,也是生态修复的重要研究方向.本文综述了煤矸石资源化利用的研究进展,进一步阐述了污泥改性煤矸石在生态修复与土壤改良方面的进展,为后期煤矸石和污泥的高值化利用奠定基础.

关键词：煤矸石工业废物污泥资源化生态修复

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高铝粉煤灰负载锰基催化剂的催化氧化NO性能研究

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过程工程学报 2022年第9期22卷 1262-1270页

作者：王义源马淑花王晓辉欧彦君高利珍太原理工大学环境科学与工程学院山西太原030000 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

氮氧化物催化氧化是烟气脱硝技术的一个重要发展方向。本工作以具有球形镂空结构的预处理后高铝粉煤灰为载体,以硝酸锰为活性组分源,采用溶胶凝胶法制备锰基NO氧化催化剂,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、N_(2)物理吸附、H_(2)程... 详细信息

氮氧化物催化氧化是烟气脱硝技术的一个重要发展方向。本工作以具有球形镂空结构的预处理后高铝粉煤灰为载体,以硝酸锰为活性组分源,采用溶胶凝胶法制备锰基NO氧化催化剂,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、N_(2)物理吸附、H_(2)程序升温还原分析仪(H_(2)-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析测试手段对催化剂的NO催化氧化性能进行深入研究。结果表明,载体粒径、锰负载量、硝酸锰凝胶煅烧温度以及NO催化氧化温度对催化剂催化活性均有较大影响。当载体粒径在100~200目(150~75μm)、锰负载量为8wt%、硝酸锰凝胶煅烧温度为500℃、NO催化氧化温度290℃时,NO催化氧化效果最好,氧化率达到77.8%。SEM结果显示,溶胶凝胶法制备的氧化锰粒子在100~200 nm,且相对均匀负载在载体上。N_(2)-物理吸附表明,催化剂的孔结构主要为介孔,并呈现H3型回滞环。锰基催化剂上化学吸附氧O_(β)的占比和Mn^(4+)浓度随着锰负载量的增加先增大后减小,此趋势与NO催化性能变化趋势一致,表明O_(β)和Mn^(4+)是影响NO催化氧化效果的决定因素。

关键词： NO SCO催化剂高铝粉煤灰锰溶胶凝胶法载体分级

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干法电石渣杂质赋存及高效分离研究

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过程工程学报 2023年第5期23卷 734-743页

作者：杨悦朱干宇孟子衡刘鑫辉杨靖颜坤彭宗贵王秋剑李会泉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 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 中国科学院大学化学工程学院北京100049

电石渣中Ca(OH)_(2)含量达到了80%以上,针对电石渣中包含的大颗粒杂质影响其资源化利用的问题,采用了XRD,XRF, XPS, FTIR和化学分析等方法对杂质组分进行了系统分析,采用短程气固高效分离工艺对电石渣进行旋风分离,研究了旋风分离过程... 详细信息

电石渣中Ca(OH)_(2)含量达到了80%以上,针对电石渣中包含的大颗粒杂质影响其资源化利用的问题,采用了XRD,XRF, XPS, FTIR和化学分析等方法对杂质组分进行了系统分析,采用短程气固高效分离工艺对电石渣进行旋风分离,研究了旋风分离过程对杂质的分离效果和产品应用的影响。结果表明,电石渣中的碳主要以碳单质和碳酸盐形式存在,铝硅多以铝硅酸盐形式存在,硫主要以硫酸盐、硫化物和硫醇的形式存在;旋风分离后电石渣中粗颗粒显著富集,铁在粗渣中富集现象显著,铝硅和钙组分未富集,细渣中酸不溶物含量显著减少。利用电石渣制备活性氧化钙,旋风分离细渣所制备的氧化钙产品抗压强度达到了5.1 MPa,相对于原渣和旋风分离粗渣均提高了约50%;细渣制备的活性氧化钙产品中酸不溶物质量分数与原渣和粗渣相比也显著降低,为0.46wt%。本研究为电石渣的杂质分析及工业化应用提供了依据。

关键词：干法电石渣分离杂质赋存规律氧化钙化学分析

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赤泥硫酸铵焙烧浸出液水解制备偏钛酸的研究

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无机盐工业 2023年第2期55卷 85-91页

作者：潘思呈徐红彬张红玲董玉明张宏军娄太平东北大学辽宁沈阳110819 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 中国科学院大学北京100049 甘肃锦世化工有限责任公司甘肃张掖734500

采用选择性水解的方法利用赤泥硫酸铵焙烧熟料浸出液制备偏钛酸以回收钛。首先添加还原铁粉作为还原剂,将浸出液中的三价铁离子还原为二价铁离子,然后控制水解条件,将浸出液中的四价钛离子通过水解反应合成偏钛酸并对其进行分离回收。... 详细信息

采用选择性水解的方法利用赤泥硫酸铵焙烧熟料浸出液制备偏钛酸以回收钛。首先添加还原铁粉作为还原剂,将浸出液中的三价铁离子还原为二价铁离子,然后控制水解条件,将浸出液中的四价钛离子通过水解反应合成偏钛酸并对其进行分离回收。研究结果表明,浸出液中钛水解的最佳工艺条件:还原铁粉加入量为三价铁离子完全还原为二价铁离子所需铁粉的理论量、水解温度为140℃、水解时间为4 h、终点pH=2.0、添加晶种的含钛量占浸出液总钛含量的9%。在优化的工艺条件下,浸出液中钛的水解率达到95%;偏钛酸产物具有锐钛矿晶型且结晶度较低;产物形貌为不规则的圆形球体颗粒及块状聚集体,具有一定程度的团聚现象;偏钛酸颗粒吸附有一定量的硫酸盐,经计算水解产物组成为TiO_(2)·0.7H_(2)O·0.08SO_(3)。

关键词：选择性水解赤泥硫酸铵钛偏钛酸

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饱和铬酸钠共存苛性碱中铬铁矿的氧化分解行为

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过程工程学报 2022年第11期22卷 1538-1546页

作者：李双张红玲刘宏辉高增礼程西川王明华蔡再华徐红彬东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 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 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 中国科学院大学北京100049 湖北振华化学股份有限公司湖北黄石435001

为考察铬铁矿苛性碱氧化浸出反应体系循环苛性碱溶液对铬铁矿氧化分解行为的影响,以90℃下饱和铬酸钠共存苛性碱(代替单一苛性碱溶液)作为反应介质,研究了苛性碱浓度、氧气分压、铬铁矿粉粒度、反应温度、反应时间等参数对铬铁矿氧化分... 详细信息

为考察铬铁矿苛性碱氧化浸出反应体系循环苛性碱溶液对铬铁矿氧化分解行为的影响,以90℃下饱和铬酸钠共存苛性碱(代替单一苛性碱溶液)作为反应介质,研究了苛性碱浓度、氧气分压、铬铁矿粉粒度、反应温度、反应时间等参数对铬铁矿氧化分解过程的影响规律,分析了铬酸钠与苛性碱的分离效果以及铬酸钠与铝、硅杂质元素的分离效果。研究结果表明,铬铁矿氧化分解的较佳工艺条件为苛性碱浓度50wt%、氧气分压3.2 MPa、铬铁矿粒度小于48μm、反应温度250℃、反应时间240 min。在较优工艺条件下,铬铁矿中铬元素的浸出率达到95.24%;铬铁矿中浸出的铬有96.36%以铬酸钠晶体的形式在后续浸出渣溶解分离过程中进入溶晶液,而铬铁矿中浸出的铝、硅分别有84.92%和95.04%进入到浸出液中;同时,未参与反应的苛性碱有89.41%保留在浸出液中。与苛性碱单一反应介质氧化分解铬铁矿的过程相比,本工作采用的反应方式将从铬铁矿中浸出的主元素铬、杂质元素铝和硅,以及未参与反应的苛性碱分别调整到溶晶液和浸出液中,获得了较好的分离效果。

关键词：铬铁矿氧化分解苛性碱循环饱和铬酸钠杂质分离

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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

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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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全钒液流电池提高电解液浓度的研究与应用现状

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储能科学与技术 2022年第11期11卷 3439-3446页

作者：朱兆武张旭堃苏慧张健王丽娜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 中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化工学院北京101408

全钒液流电池电解液为单一钒元素各价态离子的电解质溶液,避免了不同元素离子通过膜渗透产生的交叉污染,电池循环次数高,使用寿命长。全钒液流电池非常适合电站削峰填谷、新能源发电储能和偏远地区供电等。但受钒离子溶解度的限制,全钒... 详细信息

全钒液流电池电解液为单一钒元素各价态离子的电解质溶液,避免了不同元素离子通过膜渗透产生的交叉污染,电池循环次数高,使用寿命长。全钒液流电池非常适合电站削峰填谷、新能源发电储能和偏远地区供电等。但受钒离子溶解度的限制,全钒液流电池电解液浓度相对较低,导致电池能量密度较低、电解液储罐体积大,钒电池更适用于静态储能系统,而较难应用于电动汽车、电子产品等领域,而电解液成本高也限制了其大规模商业化应用。本工作基于各价态钒离子在不同酸度和温度条件下在传统H_(2)SO_(4)溶液中的溶解性能,总结了通过引入添加剂、改变支撑电解质和构建混合相电解液以提高钒电解液浓度和稳定性的方法及研究现状,介绍了不同种类添加剂在高温下稳定V(V)的作用机理,不同酸作为支撑电解质对V的溶解性及电解液电化学性能的影响,以及混合相电解液对于稳定电解液的内在机制。重点分析了最近研究报道的新型高浓度钒电解液,展望了大幅提高钒电解液浓度的可行性及研发方向。综合分析表明,改变传统H_(2)SO_(4)支撑电解质,如HCl/H_(2)SO_(4)等体系的开发,是大幅提高钒电解液浓度、增大电池能量密度比较有前景的研发方向。

关键词：全钒液流电池钒电解液高浓度稳定性储能

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低共熔溶剂脱除硫化氢的研究进展

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低碳化学与化工 2023年第2期48卷 78-84页

作者：马梦颖白芳许德平华超中国矿业大学(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 中国科学院大学化学工程学院北京100049 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

涉及天然气、煤制气和石油裂解气等气体的生产过程会产生大量含硫酸气,其中硫化氢(H_(2)S)既是一种剧毒气体,也是重要的硫资源。随着环保和减碳政策的实施,含硫酸气中的H_(2)S脱除问题受到广泛关注,低共熔溶剂作为一种新兴的溶剂被应用... 详细信息

涉及天然气、煤制气和石油裂解气等气体的生产过程会产生大量含硫酸气,其中硫化氢(H_(2)S)既是一种剧毒气体,也是重要的硫资源。随着环保和减碳政策的实施,含硫酸气中的H_(2)S脱除问题受到广泛关注,低共熔溶剂作为一种新兴的溶剂被应用到含硫酸气的净化中。分析、总结了低共熔溶剂的合成方法及性质,综述了低共熔溶剂在H_(2)S脱除方面的机理研究及应用,讨论了H_(2)S脱除技术所面临的问题,并对低共熔溶剂作为脱硫剂的发展趋势进行了展望。

关键词：低共熔溶剂硫化氢选择性脱除合成方法分子模拟

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电石渣旋流分离制备脱硫剂及副产石膏研究

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无机盐工业 2023年第5期55卷 78-84页

作者：杨悦朱干宇张建波孟子衡刘鑫辉杨靖颜坤彭宗贵王秋剑李会泉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 华能沁北发电有限责任公司河南焦作454650 北京亘源环保有限公司北京101300 中国科学院大学化学工程学院北京100049

电石渣是电石法生产乙炔过程产生的固体废渣,是替代石灰石制备低碳脱硫剂的良好原料,但应用过程存在杂质含量高、粗颗粒难以分离等问题。针对以上问题,可采用多级旋流杂质分离法分离电石渣中的杂质和大颗粒组分,在优化条件下电石渣旋流... 详细信息

电石渣是电石法生产乙炔过程产生的固体废渣,是替代石灰石制备低碳脱硫剂的良好原料,但应用过程存在杂质含量高、粗颗粒难以分离等问题。针对以上问题,可采用多级旋流杂质分离法分离电石渣中的杂质和大颗粒组分,在优化条件下电石渣旋流分离效率可达93.97%。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对电石渣的形貌、组成和物相进行表征,系统分析电石渣旋流前后组成、粒度变化,并对电石渣中杂质的赋存形态和分布规律进行详细地探讨。研究结果表明,电石渣中钙主要以氢氧化钙形式存在且旋流分离前后含量相差不大,杂质主要包括三氧化二铁、氧化铝、氧化镁、二氧化硅、硫、碳和水溶性氯离子等;旋流分离后二氧化硅、氧化铝在细渣中富集,并以铝硅酸盐形式存在;三氧化二铁、碳在粗渣中富集,其中碳以单质碳和碳酸盐形式存在;氯、镁含量较低但分布均匀,铝硅分布集中,铝硫分布集中且铝硫颗粒主要嵌在电石渣颗粒上。采用电石渣旋流细渣作为脱硫剂进行烟气脱硫,工业副产脱硫石膏含水率为13.20%,石膏中二水硫酸钙质量分数为90.01%。该研究可为电石渣资源化利用提供参考和借鉴。

关键词：湿法电石渣旋流分离杂质赋存脱硫石膏

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